TIDA-010057

Diseño de referencia de la fuente de alimentación de la sonda inteligente de ultrasonido

TIDA-010057

Archivos de diseño

Información general

Los avances tecnológicos significativos y el alto grado de integración en las imágenes médicas, especialmente las sondas inteligentes de ultrasonido portátiles, están impulsando a los ingenieros a crear soluciones de energía de gran eficiencia e inmunes al ruido en un tamaño reducido. Este diseño de referencia documenta la solución de datos y potencia de extremo a extremo para nuestra solución de sonda inteligente de ultrasonido de 128 canales Tx/64 canales Rx de alto rendimiento con chip de transmisión TX7332 y chip de recepción AFE5832LP. El árbol de alimentación incluye una generación de HV sin transformador de etapa única (hasta +/-80 V y altura <5 mm) para la transmisión y el LV de punto de carga para los AFE y FPGA desde una entrada USB tipo C™ de 5 V. Este diseño permite carriles eficientes de bajo nivel de ruido (ondulación de <10 mV) y un mejor rendimiento térmico (aumento de temperatura de <10 °C), logrando una eficiencia del sistema de ~80 %, SNR de datos de recepción >55 dB y tamaño ultracompacto (90 mm x 45 mm x 20 mm). Todos los carriles de alimentación se pueden sincronizar con un reloj externo mediante nuestro divisor de búfer integrado CDCE949. Este diseño también admite la entrada de batería 1S con un funcionamiento de ultrasonido normal de hasta 2 horas.

Funciones
  • Generación sin transformador, de doble carril y de alta tensión (±80 V a 25 mA) a partir de USB de 5 V en implementación de una etapa para cumplir con los requisitos de altura del componente de <5 mm
  • Baja ondulación y alimentación de baja tensión para el extremo frontal y FPGA a partir de una entrada USB tipo C de 5 V
  • Tamaño de placa compacto (<90 mm x 45 mm x 20 mm)
  • Eficiencia del sistema de extremo a extremo de ~80 % cuando funciona a carga completa
  • SNR >55 dB (suelo acústico por debajo de –90 dB)
  • Active y desactive la alimentación para la optimización de la potencia y todos los carriles se podrán sincronizar con el reloj externo
  • Medición precisa del consumo de potencia en tiempo real mediante amplificadores de instrumentación de alto rendimiento INA231
  • Adquisición de datos de alta velocidad por USB tipo C hasta 4.2 Gbps
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

Archivos de diseño

Descargue archivos de sistema listos para usar para acelerar su proceso de diseño.

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TIDUEP0.PDF (12919 KB)

Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

TIDM592.PDF (285 KB)

Descripción detallada del diseño para la instalación de componentes

TIDM591.PDF (158 KB)

Lista completa de componentes de diseño, designadores de referencia y números de fabricantes/piezas

TIDM594A.ZIP (6926 KB)

Archivos para modelos 3D o dibujos 2D de componentes de IC

TIDCFU8.ZIP (3652 KB)

Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

TIDM593.PDF (3590 KB)

Archivo de trazado de capas de PCB para generar el trazado del diseño de PCB

TIDM590A.PDF (1165 KB)

Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Generadores de señal de reloj

CDCE949Sintetizador de reloj VCXO programable de 4 PLL con salidas LVCMOS de 2,5 V o 3,3 V.

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Controladores CA/CC y CC/CC (FET externo)

LM3488Controlador de canal N de lado bajo con entrada de tensión amplia de 2.97 V a 40 V para reguladores

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS61178Refuerzo síncrono totalmente integrado de 20 V y 10 A con desconexión de carga

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Búferes de reloj

LMV112Búfer de reloj doble de 40 MHz

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS74201Regulador de tensión de caída ultrabaja ajustable de 1.5 A, VIN baja (0.8 V), ruido bajo y PSRR alta

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Protocolo e interruptores de bus y multiplexores

HD3SS3220Multiplexor USB 3.1 tipo C 2:1 de 10 Gbps con controlador DRP

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Compuertas AND

SN74LVC1G11Compuerta AND de 1 canal y 3 entradas de 1.65 V a 5.5 V y 32 mA de potencia de accionamiento

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Monitores de potencia digitales

INA231Monitor de corriente/tensión/potencia de salida I2C de 28 V y 16 bits con alerta en WCSP

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Diodos de protección ESD

TPD2EUSB30Diodo doble de protección contra ESD de 0.7 pF, 5.5 V y ±8 kV con índice de sobretensión de 5 A para

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Diodos de protección ESD

TPD4E05U06Diodo cuádruple de protección contra ESD de 0.5 pF, 5.5 V y ±12 kV para interfaces de USB, HDMI y al

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

LP5910Regulador de tensión de 300 mA, bajo ruido, baja IQ y baja caída con protección contra corriente inv

Hoja de datos: PDF | HTML
Módulos de potencia (inductor integrado)

LMZM23601Módulo de alimentación CC-CC reductor de 36 V y 1 A en un paquete de 3,8 mm × 3 mm

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Convertidores de CA/CC y CC/CC (FET integrado)

TPS54218Convertidor SWIFT™ reductor síncrono con entrada de 2.95 V a 6 V y 2 A

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS7A39Regulador de tensión de caída baja positiva y negativa de doble canal de 150 mA, 33 V, ruido bajo y

Hoja de datos: PDF | HTML
Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

LP5907Regulador de voltaje de 250 mA, bajo ruido, alto PSRR, caída ultrabaja con baja IQ y habilitación

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Documentación técnica

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Tipo Título Descargar la versión más reciente en inglés Fecha
* Guía de diseño Ultrasound Smart Probe Power Supply Reference Design PDF | HTML 11/05/2020

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