JAJU967 December   2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 小型でコンパクトなサイズ
      2. 2.2.2 トランスレス設計
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  BQ25790 IIC 制御、1 ～ 4 セル、5A 昇降圧バッテリ チャージャ
      2. 2.3.2  TPS3422 低消費電力、プッシュボタン コントローラ、設定可能遅延付き
      3. 2.3.3  SN74LVC1G74 クリアとプリセット搭載、シングル ポジティブ エッジ トリガ型 D タイプ フリップ フロップ
      4. 2.3.4  TPS259470 2.7V ～ 23V、5.5A、28mΩ 真の逆電流ブロッキング eFuse
      5. 2.3.5  TPS54218 2.95V ～ 6V 入力、2A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      6. 2.3.6  TPS54318 2.95V ～ 6V 入力、3A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      7. 2.3.7  LM5158 2.2MHz、ワイド VIN、85V 出力、昇圧、SEPIC またはフライバック コンバータ
      8. 2.3.8  TPS61178 20V 負荷切断付き、完全統合型同期整流昇圧
      9. 2.3.9  LMZM23601 3.8mm × 3mm パッケージ封止、36V、1A 降圧 DC/DC パワー モジュール
      10. 2.3.10 TPS7A39 デュアル、150mA、広い VIN、正/負の低ドロップアウト (LDO) 電圧レギュレータ
      11. 2.3.11 TPS74401 3.0A、超低ドロップアウト レギュレータ、プログラム可能なソフト スタート機能付き
      12. 2.3.12 TPS7A96 2A、超低ノイズ、超高 PSRR、RF 電圧レギュレータ
      13. 2.3.13 遅延時間固定機能を搭載、LM3880 3 レール、シンプルな電源シーケンサ
      14. 2.3.14 不揮発性メモリを内蔵、DAC53401 10 ビット電圧出力 DAC
      15. 2.3.15 INA231 28V、16 ビット、I2C 出力電流、電圧と電力モニタ、WCSP でアラートを搭載
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 入力セクション
      1. 3.1.1 昇降圧チャージャ
      2. 3.1.2 電源をオンまたはオフにします
    2. 3.2 SEPIC および Cuk をベースとする高電圧電源の設計
      1. 3.2.1 SEPIC および Cuk コンバータの基本動作原理
      2. 3.2.2 SEPIC および Cuk を採用した非結合型インダクタを使用したデュアル高電圧電源設計
        1. 3.2.2.1 デューティ サイクル
        2. 3.2.2.2 インダクタの選択
        3. 3.2.2.3 パワー MOSFET の検証
        4. 3.2.2.4 出力ダイオードの選択
        5. 3.2.2.5 カップリング・コンデンサの選択
        6. 3.2.2.6 出力コンデンサの選択
        7. 3.2.2.7 入力コンデンサの選択
        8. 3.2.2.8 可変関数で出力電圧を設定
    3. 3.3 低電圧電源の設計
      1. 3.3.1 WEBENCH Power Designerを通じて TPS54218 を設計する
      2. 3.3.2 ±5V 送信電源の生成
    4. 3.4 システム クロックの同期
    5. 3.5 電源およびデータ出力コネクタ
    6. 3.6 システム電流と電力の監視
  10. 4ハードウェア、テスト要件、およびテスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 効率テストの結果
      2. 4.3.2 ライン レギュレーション テストの結果
      3. 4.3.3 スペクトラムのテスト結果
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 高電圧電源のレイアウト
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標

1 システムの説明

超音波イメージングは、広く使用されている診断技術です。カートをベースとする高性能超音波システムに加えて、ハンドヘルド デバイス (スマート プローブ) を使用して高品質の超音波画像処理を実現できるようになりました。これらのスマート プローブは、携帯電話やタブレットの電源とリソースを活用し、超音波画像を処理して表示します。このようなシステムの代表的な使用事例は、最新の医療用画像処理テクノロジーが遠隔地にも利用できるようになり、より迅速かつ効率的な診断を行えるようにすることです。このような小型機器は通常、バッテリ (1S、2S) または USB 電源によって電力を供給されます。データは USB または Wi-Fi® 経由で転送することができます。

図 1-1 (左) に表示されたのは、モバイル デバイスに接続されたプローブを描いたスマートプローブ超音波スキャナの一般的な画像です。図 1-1 (右) に、スマート プローブのブロック図が表示されます。この図には、超音波パルスを送受信するための送信 (TX) および受信 (RX) 用アナログ フロント エンド (AFE) と、ビームフォーミングを実行するためのフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) が含まれています。このセットアップの電源が電源基板によって供給されます。この電源基板は、負荷ポイント電圧を生成する DC-DC コンバータ、送信チップに電力を供給する高電圧回路 (デザインで使用されています)、また、データおよび電源管理用の USB コントローラで構成されています。

TIDA-010269 汎用スマート プローブ（左）、スマート・プローブ超音波スキャナのブロック図（右） 図 1-1 汎用スマート プローブ（左）、スマート・プローブ超音波スキャナのブロック図（右）

これらのシステムのユース ケースの 1 つは、発展途上国の遠隔地の村に最新の医療画像技術を導入することです。スマート超音波プローブ、つまり超ポータブル超音波システムは、コスト効率を考え含めると、このタスクに最適です。ほとんどの医師がスマート プローブ ユニットを持つと、その日はすぐに近くなるのでしょう。これらのツールを使用することで、医師は体内の音を聞くと同時に、体内の状況を見ることができます。今後 10 年間で世界中で数百万台の市場が展開される可能性があり、標準的な超音波システムを補完しています。図 1-2 に、スマート プローブ市場におけるこのブームの主な理由を示します。

TIDA-010269 超音波スマート プローブ用の販売駆動力および制限 図 1-2 超音波スマート プローブ用の販売駆動力および制限