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：目前的內窺鏡發展趨勢推進了數字成像方法的采用。不過，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電源穩壓器放進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 內窺鏡發展歷史

　　大多數歷史學家都認為，Bozzini 的 Lichleiter 是第一個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，圖像質量很差。之后大約在 20 世紀，照明方法有了改進，幾位發明家發明了一種方法，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影像，記錄的是生產過程。那個時代的攝影和運動影像記錄技術的缺點是，圖像不能共享，不能實時處理。我們不斷沿著這些先驅們開拓的道路前進。現在，現代數字成像技術支持這些功能，而且分辨率比以往任何時候都高。

　　2 邁進采用數字內窺鏡

　　21 世紀，CMOS 圖像傳感器已經達到了醫療專業人員尋求的圖像分辨率和低功耗規格。這類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量圖像。有些公司超越了標準 2D HD 圖像技術，推出了 3D 立體內窺鏡。功耗 (及其導致的溫度上升) 也是一個重要因素，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團隊人手操作，以定位鏡頭，呈現想要的圖像。現代 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減少負載點穩壓器的 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、一個或多個 FPGA、存儲器、A/D 轉換器、視頻顯示端口和以太網控制器，這些組件必須集成在一起，以支持上述功能。接下來，這些器件大部分需要多個輸入電壓工作。這就給設計工程師帶來了挑戰，即如何在更小的空間中支持顯著增加的電源軌。

　　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 (參見圖 1)，可調節四個輸出電壓，每個電壓提供高達 4A 電流，以滿足數字內窺鏡系統中 FPGA 以及其他數字處理器的功率要求 (參見圖 2)。相比之下，其他廠商所提供類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 4A) 輸出。這種靈活性使內窺鏡系統工程師僅用一個簡單和緊湊的微型模塊穩壓器就能夠滿足 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。