1 引言

超声波成像广泛用于诊断目的。除了手推车式高性能超声波系统外，现在还可以使用手持设备（智能探头）来完成高质量的超声波成像。这些智能探头利用移动设备/平板电脑的功能和资源来处理和显示超声波图像。这些系统的一个典型用例是将现代医疗成像技术带到偏远地区，从而加快诊断速度。这种小型设备通常由电池 (1S/2S) 或 USB 电源供电。数据可以通过 USB 或 Wi-Fi® 传输。

图 1-1（左侧）显示了此类智能探头超声波扫描仪的通用图片，其中描述了连接到移动设备的探头。图 1-1（右侧）显示了智能探头的系统级方框图，其中包括用于发送和接收超声波脉冲的发送 (TX) 和接收 (RX) 模拟前端 (AFE) 以及用于执行波束形成的 FPGA。整个设置通过电源板供电，电源板包含用于生成负载点电压的直流/直流转换器、用于 TX 的高压电路以及用于数据和电源管理的 USB 控制器。模拟前端和电源模块的整个组件如图 1-2 所示，其中不同部分以红色突出显示。

图 1-1 （左）通用智能探头；（右）智能探头超声波扫描仪的系统方框图

图 1-2 电源和 TX+RX AFE 板

本应用报告重点介绍了如何生成为超声波发送器供电的紧凑型无变压器高压电源。此设计通过单级极低的输入电压（通常为 5V）生成高达 ±80V 的可编程双极电源。使用无变压器 SEPIC 架构可以满足尺寸和高度方面的关键限制。SEPIC 架构的高效率可以确保低热足迹。该设计还实现了小于 2% 的负载调整率、快速瞬态响应和极低的噪声。该解决方案可以与外部时钟同步，以便对拍频进行滤波。

下面的表 1-1 总结了智能探头超声波扫描仪中高压电路的设计规格。