COVID-19住院人數(shù)的迅速增加給全球呼吸機(jī)庫(kù)存造成了前所未有的壓力。我司安森美半導(dǎo)體及業(yè)務(wù)被美國(guó)國(guó)土安全部視為必不可少的重要的基礎(chǔ)設(shè)施,因?yàn)槲宜臼前雽?dǎo)體器件供應(yīng)商之一,而半導(dǎo)體器件是醫(yī)療設(shè)備制造商供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵器件。
我司的產(chǎn)品用于各種醫(yī)療設(shè)備,包括幫助COVID-19重癥患者維持呼吸的呼吸機(jī)。
如果患者不能自行呼吸,呼吸機(jī)會(huì)使空氣進(jìn)出肺部,應(yīng)用或用例可能相當(dāng)廣泛。通常,這機(jī)器會(huì)推動(dòng)加濕和加熱的空氣及補(bǔ)充的氧氣進(jìn)入肺部。這設(shè)備用于重癥監(jiān)護(hù)室、急診室、救護(hù)車(即急救情況)和家中。
醫(yī)療呼吸機(jī)方案框圖
電網(wǎng)電壓由橋式整流器GBU8K(800V,8A,200A過(guò)載峰值)進(jìn)行整流。
功率因數(shù)校正(PFC)控制器NCP1654控制隔離電源單元的PFC升壓級(jí)。它控制功率N-MOSFETFCPF250N65S3R0L(650V,12A,250mΩ)。
二極管MSR860G(600V,8A)也用于PFC升壓。
NCP1654的輔助電源由NCP1399的專用輸出供電(LLC級(jí))。
隔離電源-諧振半橋LLC轉(zhuǎn)換級(jí)
主控制器NCP1399驅(qū)動(dòng)高邊和低邊N-MOSFET FCD260N65S3(650V,12 A,260mΩ)。它采用專用輸出以驅(qū)動(dòng)PFC控制器。此特性結(jié)合專有的跳周期模式技術(shù),進(jìn)一步提升輕載能效。NCP1399提供一系列保護(hù)功能,可確保任何應(yīng)用的安全操作。這包括過(guò)載保護(hù)、過(guò)流保護(hù),以防止硬開關(guān)周期、欠壓檢測(cè)、光耦合器開路檢測(cè)、自動(dòng)死區(qū)時(shí)間調(diào)整,過(guò)壓(OVP)和過(guò)溫(OTP)保護(hù)。 同步整流控制器NCP4306用于半橋轉(zhuǎn)換器次級(jí)端整流;它驅(qū)動(dòng)N-MOSFET FQP55N10(100C,55A,26mΩ,TO-220)或NTMFS6H848NL(80 V,59 A,8.8mΩ,SO-8FL/ DFN-5封裝)。 從次級(jí)端到半橋控制器對(duì)NCP1399的響應(yīng)由兩個(gè)光耦合器FOD8717或FODM1008完成。
兩個(gè)LM2576降壓轉(zhuǎn)換器用于降低LLC級(jí)的輸入電壓。接下來(lái)是兩個(gè)電源管理集成電路。NCV97310是三個(gè)輸出穩(wěn)壓器,含一個(gè)低Iq的電池連接的3A 、2MHz非同步開關(guān)和兩個(gè)低壓1.5A 2MHz同步開關(guān);全部使用集成功率晶體管。高壓開關(guān)能夠以恒定的2MHz開關(guān)頻率將4.1V至18V的電池輸入轉(zhuǎn)換為5V或3.3V的輸出,可提供高達(dá)3A的電流。NCP6922C在4x4 mm20引腳WQFN封裝中集成兩個(gè)高能效、帶動(dòng)態(tài)電壓縮放(DVS)的800 mA降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)低壓降(LDO)穩(wěn)壓器。
開關(guān)電池充電器模塊設(shè)計(jì)用于2-3-4電池單元應(yīng)用。 NCP1871器件基于一個(gè)完整的NMOS DC-DC控制器構(gòu)建,把高壓充電器適配器電壓降低到與電池組電壓在相同范圍的穩(wěn)壓系統(tǒng)電源。這限制了系統(tǒng)供電電壓變化并提高了核心轉(zhuǎn)換器的能效。 該器件含壓降監(jiān)測(cè)、充電器適配器驗(yàn)證和模塊以及智能電池連接控制。密切監(jiān)控適配器電流、充電電流和系統(tǒng)電流,并提供圖像給主機(jī)處理器。可經(jīng)由一個(gè)I2C或系統(tǒng)管理總線接口編程。
對(duì)于MCU管理方案,我們可提供標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件–可編程時(shí)鐘FS7140用于時(shí)鐘分配。另外,我們的電壓監(jiān)控器NCP308用于監(jiān)測(cè)CPU的輸入電壓電平(支持手冊(cè)–外部重置)。此外,我們可以提供FAN3852麥克風(fēng)上的語(yǔ)音指令輸入所需的器件到數(shù)字前置放大器。對(duì)于器件反饋我們可以提供音頻放大器NCP2820。LC823455是成熟的音頻處理器,帶有雙ARMcortex M3和32位數(shù)字信號(hào)處理(DSP)。經(jīng)驗(yàn)證,LC823455是采用Sensory算法(需授權(quán),包括觸發(fā)短語(yǔ)和多達(dá)75個(gè)命令)的語(yǔ)音用戶接口(VUI)。LC823455還支持多達(dá)4個(gè)麥克風(fēng)輸入以及模擬和數(shù)字音頻輸出。 為了處理來(lái)自傳感器的輸入,我們提供低噪聲運(yùn)算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器NCD98010。為了控制連接到設(shè)備的可選USB,提供負(fù)載開關(guān)FPF1048和ESD8472保護(hù)。對(duì)于聯(lián)接,我們提供醫(yī)療版本的RSL10藍(lán)牙系統(tǒng)單芯片和雙向光耦合器FOD8012A。
LCD顯示和觸摸屏模塊
對(duì)于LCD應(yīng)用,我們建議的器件主要用于背光驅(qū)動(dòng)器和電容觸摸LED驅(qū)動(dòng)器CAT32。如果設(shè)計(jì)人員希望不閃爍地驅(qū)動(dòng)背光燈,可使用NSI50150線性驅(qū)動(dòng)器結(jié)合數(shù)字電位計(jì)來(lái)設(shè)置背光燈強(qiáng)度,使用環(huán)境光傳感器LV0104CS進(jìn)行外部光靈敏度測(cè)量,使用觸摸數(shù)字轉(zhuǎn)換器LC717A10AR來(lái)處理觸摸輸入。如果終端應(yīng)用需要顯示輸出,可使用我們的HDMI ESD7104保護(hù)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)線。
無(wú)刷直流(BLDC)驅(qū)動(dòng)模塊
對(duì)于氣泵主要器件BLDC壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器,我們可提供LV8968BLDC門極驅(qū)動(dòng)器,支持經(jīng)由串行外設(shè)接口(SPI)、脈寬調(diào)制(PWM)輸入進(jìn)行編程,6個(gè)門極驅(qū)動(dòng)器提供400mA門極電流到外部電源橋,因而可使用低阻抗功率FET以及邏輯電平FET。所有FET都有過(guò)流、短路、過(guò)溫和門極欠壓保護(hù)。多種保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能使該器件適合ISO26262應(yīng)用。三個(gè)獨(dú)立的低邊源極引腳支持多個(gè)分流測(cè)量。 該器件還包括一個(gè)可編程線性穩(wěn)壓器、一個(gè)快速電流檢測(cè)放大器和一個(gè)支持微控制器的窗口看門狗。SPI接口支持實(shí)時(shí)參數(shù)設(shè)置和診斷。關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)可編程到非易失性一次性可編程(OTP)存儲(chǔ)器中。各種可選的外設(shè)以支持從簡(jiǎn)單的無(wú)傳感器反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)換向到復(fù)雜的磁場(chǎng)定向算法的電機(jī)控制。該方案可搭配Arduino DUE板使用。
閥模塊
閥由集成N-FET預(yù)驅(qū)動(dòng)器NCV7120的十六進(jìn)制電磁線圈電流控制器控制。每個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器通道都含具有抖動(dòng)調(diào)制功能的可編程PWM電流控制器。它能夠控制電磁線圈的6個(gè)低邊N-MOSFET NTMFD5C680NL(3x,60V,26A,28mΩ)。為提高安全性和保護(hù),該芯片集成3個(gè)高邊預(yù)驅(qū)動(dòng)器。 內(nèi)部裝有電荷泵,可驅(qū)動(dòng)高邊N-MOSFET NTMFS5C442NL(40V,130A,2mΩ)作為反極性保護(hù)。為此使用了3個(gè)外部二極管HN2D02FUTW1T1G。 兩個(gè)MOSFET NTMFS5C468NL(40V,37A,10.3mΩ)用作故障保護(hù)。NCV7120經(jīng)由SPI與主MCU通信。3個(gè)二極管MURS210T3G用于再循環(huán)。
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原文標(biāo)題:醫(yī)療呼吸機(jī)應(yīng)用框圖有獎(jiǎng)活動(dòng)倒時(shí)計(jì)開始!還有2天
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