紧凑的四输出降压型稳压器解决方案 加速采用数字内窥镜

自古以来，医生就一直在寻求更好的方式，以诊断和治疗遭受身体内部疾病或外伤折磨的病人。自 19 世纪以来，以微创方式和使病人承受最少的不适，从身体内部检查和治疗病人，这一直是医疗实践的重要部分。目前的内窥镜发展趋势推进了数字成像方法的采用，因而在图像分辨率、组织识别、以及向病人及其家属解释治疗过程方面都有了极大进步。不过，这需要多种数字处理器处理和分配图像数据。另外还出现了新的设计挑战，即如何将所有电子组件及有关电源稳压器放进与以前安装的内窥镜摄像机控制单元 (CCU) 大小相同的空间中，以最大限度地减小安装和采用成本。

内窥镜发展历史

大多数历史学家都认为，Bozzini 的 Lichleiter 是第一个与我们今天所知的内窥镜相似的设备。该设备于 19 世纪初发明，它很不灵活，用倾斜的镜子将图像投射到医生眼中，只用一根蜡烛照明，图像质量很差。之后大约在 20 世纪，照明方法有了改进，几位发明家发明了一种方法，用摄像机捕获内窥镜静止图像。到了 20 世纪 50 年代，日本的先驱者 Mori 和 Yamadori 用内窥镜在世界上首次记录了运动影像，记录的是生产过程。那个时代的摄影和运动影像记录技术的缺点是，图像不能共享，不能实时处理。我们不断沿着这些先驱们开拓的道路前进。现在，现代数字成像技术支持这些功能，而且分辨率比以往任何时候都高。

迈进采用数字内窥镜

21 世纪，CMOS 图像传感器已经达到了医疗专业人员寻求的图像分辨率和低功耗规格。这类图像传感器以高达全 HD (1980 x 1080 像素) 及更高的分辨率提供高质量图像。有些公司超越了标准 2D HD 图像技术，推出了 3D 立体内窥镜。功耗 (及其导致的温度上升) 也是一个重要因素，因为 CMOS 传感器常常置于内窥镜末端的摄像头内，其大小设计为方便手术团队人手操作，以定位镜头，呈现想要的图像。现代 CMOS 传感器的高图像分辨率和低功耗是人们对数字内窥镜产生浓厚兴趣的基础。

数字内窥镜在如下几方面使医生和患者受益：1) 实时数字图像 (或视频) 使医生及其同行无论处于什么地方都能够相互协作，有助于更有效地治疗患者和使患者更快地恢复;2) 可以即时变换各种角度查看图像，因此手术人员能够更容易地识别各种不同的组织结构;3) 可以非常容易地记录和解说手术过程，方便了培训;4) 3D 内窥镜为外科医生提供了更高的可视性和深度感知性，以更好地定位组织，进行治疗;5) 图像便捷地存储在患者的电子医疗记录中，以供患者及其家属查看以及更透彻地解释诊断、治疗及治愈过程。这五个好处当然要配备一个要求和足够的处理能力以处理所有数据。

增加数字处理功能占用空间就会减少负载点稳压器的 PCB 面积

不足为怪的是，建立、显示、操作、分配和存储这些 CMOS 传感器产生的大量数据，需要大量数字处理能力，这种能力常常由摄像机控制单元 (CCU) 提供。典型内窥镜系统的主要组件包括图像处理器、一个或多个 FPGA、存储器、A/D 转换器、视频显示端口和以太网控制器，这些组件必须集成在一起，以支持上述功能。接下来，这些器件大部分需要多个输入电压工作。这就给设计工程师带来了挑战，即如何在更小的空间中支持显着增加的电源轨。

为了方便所有这些数字组件的集成，使患者和医生同样受益，凌力尔特推出了节省空间的 LTM4644，这是一款 14VIN 四输出降压型微型模块 (μModule) 稳压器。LTM4644 在双面 PCB 上占用 2.3cm x 1.5cm 空间 (参见图 1)，可调节四个输出电压，每个电压提供高达 4A 电流，以满足数字内窥镜系统中 FPGA 以及其他数字处理器的功率要求 (参见图 2)。相比之下，其他厂商所提供类似可比的降压型模块解决方案需要的 PCB 面积则是 LTM4644 的 4 倍。此外，凭借可均流输出，这款降压型微型模块稳压器使工程师能够灵活配置稳压器，配置为单 (16A)、双 (12A、4A 或 8A、8A)、三 (8A、4A、4A) 或四 (每个 4A) 输出。这种灵活性使内窥镜系统工程师仅用一个简单和紧凑的微型模块稳压器就能够满足 FPGA、ASIC、微处理器和电路板上其他电路的各种电压和负载电流要求。

图 1：四输出、4A 降压型微型模块稳压器解决方案所占用的 PCB面积

整个 LTM4644 解决方案在双面 PCB (背面有一个电容器和四个电阻器) 上占用 3.5cm2 面积

图 2：LTM4644 支持多达四个单独的 FPGA 电源轨

LTM4644 微型模块稳压器在 4V 至 14V (或有外部偏置时为 2.375V 至 14V) 输入范围内，支持多达四个单独的输出电压轨，每输出提供高达 4A 电流，以支持 FPGA、其他数字处理器、存储器和支持性模拟电路的功率需求。构成一