緊湊的四輸出降壓型穩壓器解決方案加速采用數字內窺鏡

　　摘要：目前的內窺鏡發(fā)展趨勢推進(jìn)了數字成像方法的采用。不過(guò)，這需要多種數字處理器處理和分配圖像數據。另外還出現了新的設計挑戰，即如何將所有電子組件及有關(guān)電源穩壓器放進(jìn)與以前安裝的內窺鏡攝像機控制單元 (CCU) 大小相同的空間中，以最大限度地減小安裝和采用成本。

　　1 內窺鏡發(fā)展歷史

　　大多數歷史學(xué)家都認為，Bozzini 的 Lichleiter 是第一個(gè)與我們今天所知的內窺鏡相似的設備。該設備于 19 世紀初發(fā)明，它很不靈活，用傾斜的鏡子將圖像投射到醫生眼中，只用一根蠟燭照明，圖像質(zhì)量很差。之后大約在 20 世紀，照明方法有了改進(jìn)，幾位發(fā)明家發(fā)明了一種方法，用攝像機捕獲內窺鏡靜止圖像。到了 20 世紀 50 年代，日本的先驅者 Mori 和 Yamadori 用內窺鏡在世界上首次記錄了運動(dòng)影像，記錄的是生產(chǎn)過(guò)程。那個(gè)時(shí)代的攝影和運動(dòng)影像記錄技術(shù)的缺點(diǎn)是，圖像不能共享，不能實(shí)時(shí)處理。我們不斷沿著(zhù)這些先驅們開(kāi)拓的道路前進(jìn)?，F在，現代數字成像技術(shù)支持這些功能，而且分辨率比以往任何時(shí)候都高。

　　2 邁進(jìn)采用數字內窺鏡

　　21 世紀，CMOS 圖像傳感器已經(jīng)達到了醫療專(zhuān)業(yè)人員尋求的圖像分辨率和低功耗規格。這類(lèi)圖像傳感器以高達全 HD (1980 x 1080 像素) 及更高的分辨率提供高質(zhì)量圖像。有些公司超越了標準 2D HD 圖像技術(shù)，推出了 3D 立體內窺鏡。功耗 (及其導致的溫度上升) 也是一個(gè)重要因素，因為 CMOS 傳感器常常置于內窺鏡末端的攝像頭內，其大小設計為方便手術(shù)團隊人手操作，以定位鏡頭，呈現想要的圖像?，F代 CMOS 傳感器的高圖像分辨率和低功耗是人們對數字內窺鏡產(chǎn)生濃厚興趣的基礎。而這當然要配備有足夠處理能力。

　　3 增加數字處理功能占用空間就會(huì )減少負載點(diǎn)穩壓器的 PCB 面積

　　不足為怪的是，建立、顯示、操作、分配和存儲這些 CMOS 傳感器產(chǎn)生的大量數據，需要大量數字處理能力，這種能力常常由攝像機控制單元 (CCU) 提供。典型內窺鏡系統的主要組件包括圖像處理器、一個(gè)或多個(gè) FPGA、存儲器、A/D 轉換器、視頻顯示端口和以太網(wǎng)控制器，這些組件必須集成在一起，以支持上述功能。接下來(lái)，這些器件大部分需要多個(gè)輸入電壓工作。這就給設計工程師帶來(lái)了挑戰，即如何在更小的空間中支持顯著(zhù)增加的電源軌。

　　為了方便所有這些數字組件的集成，使患者和醫生同樣受益，凌力爾特推出了節省空間的 LTM4644，這是一款 14V_IN 四輸出降壓型微型模塊 (µModule) 穩壓器。LTM4644 在雙面 PCB 上占用 2.3cm x 1.5cm 空間 (參見(jiàn)圖 1)，可調節四個(gè)輸出電壓，每個(gè)電壓提供高達 4A 電流，以滿(mǎn)足數字內窺鏡系統中 FPGA 以及其他數字處理器的功率要求 (參見(jiàn)圖 2)。相比之下，其他廠(chǎng)商所提供類(lèi)似可比的降壓型模塊解決方案需要的 PCB 面積則是 LTM4644 的 4 倍。此外，憑借可均流輸出，這款降壓型微型模塊穩壓器使工程師能夠靈活配置穩壓器，配置為單 (16A)、雙 (12A、4A 或 8A、8A)、三 (8A、4A、4A) 或四 (每個(gè) 4A) 輸出。這種靈活性使內窺鏡系統工程師僅用一個(gè)簡(jiǎn)單和緊湊的微型模塊穩壓器就能夠滿(mǎn)足 FPGA、ASIC、微處理器和電路板上其他電路的各種電壓和負載電流要求。