Für hohe Zuverlässigkeit Neue Leistungs-ICs für drahtlose Medizingeräte

Stromsparende Komponenten von portablen Medizingeräten.

Die Verbreitung portabler Medizingeräte nimmt stark zu. Im Vergleich zu anderen tragbaren Anwendungen müssen medizinische Geräte allerdings wesentlich zuverlässiger und robuster sein sowie längere Laufzeiten bieten. Dafür benötigen Entwickler die richtige Stromversorgung.

Medizinische Geräte müssen zuverlässig funktionieren und nahtlos zwischen verschiedenen Stromversorgungen umschalten können – zwischen Netzspannung, Batterie-Back-ups oder sogar Energy-Harvestern. Darüber hinaus müssen große Kabellängen gegen Einflüsse geschützt sowie die Betriebszeit an Batterien maximiert werden.

Ein Nachfrageschub ist bei portablen und drahtlosen Medizingeräten für die Patientenbetreuung zu erkennen, besonders bei der Fernüberwachung von Patienten zuhause. Der Grund dafür ist ökonomischer Natur – die Kosten für Krankenhausaufenthalte sollen vermieden werden.

Deshalb enthalten die portablen Monitoringsysteme einen HF-Sender, der die erfassten Patientendaten direkt an ein Überwachungssystem im Krankenhaus sendet. Dort kann das Fachpersonal die Daten beurteilen und analysieren.

In diesem Szenario ist es klar, dass die Kosten für die Bereitstellung der passenden Medizingeräte wesentlich geringer sein müssen als ein Krankenhausaufenthalt. Trotzdem ist ein zuverlässiger und narrensicherer Betrieb sehr wichtig.

Die Hersteller und Entwickler dieser Produkte müssen also sicherstellen, dass ein nahtloser Betrieb an verschiedenen Stromquellen möglich ist und auch die drahtlose Übertragung der Patientendaten zuverlässig erfolgt. Der Designer muss eine robuste, flexible, kompakte und effiziente Powermanagement- Architektur entwickeln.

Power-IC-Lösung

Viele medizinische Applikationen erfordern kontinuierlichen Betrieb auch bei Netzausfall. Eine weitere Anforderung sind niedrige Ruheströme für längere Batterielaufzeiten. Dafür hat Linear Technology schon im Jahr 2000 Schaltregler entwickelt, die nur 100 µA Ruhestrom haben. Neue Produkte konnten den Ruhestrom auf 2,5 µA verbessern.

Wenn Schaltregler auch mehr Rauschen erzeugen als Linearregler, ihre Effizienz ist unschlagbar. Ihre Rausch- und EMI- Grenzwerte wurden verbessert, sodass sie in vielen empfindlichen und HF-Applikationen eingesetzt werden können.

Schaltet ein Schaltregler im Normal-mode mit einer festen Frequenz und die Schaltflanken sind sauber (ohne Überschwinger und HF-Klingeln), so ist die EMI minimiert. Kleine Gehäuse und hohe Schaltfrequenzen führen zu einem kleinen und dichten Layout, was die abgestrahlte EMI zusätzlich reduziert. Darüber hinaus werden Keramikkondensatoren mit geringem ESR verwendet, so kann der Ripple auf Eingangs- und Ausgangsspannung und damit eine zusätzliche Rauschquelle reduziert werden.