TIDA-010057

Ultrasound smart probe power supply reference design

TIDA-010057

设计文件

概述

医疗成像领域的巨大技术进步和高集成度,特别是手持式超声波智能探头的出现,促使工程师开发出高效率、抗噪声的小尺寸电源解决方案。此参考设计阐述了端到端电源和数据解决方案,适用于我们采用 TX7332 发送芯片和 AFE5832LP 接收芯片的高性能 128 通道 Tx/64 通道 Rx 超声波智能探头。通过 5V USB Type-C™ 输入,电源树可生成用于发送的单级无变压器高压(高达 +/-80V,并且高度小于 5mm)以及用于 AFE 和 FPGA 的负载点低压。此设计可实现低噪声(纹波电压小于 10mV)高效电源轨并提高热性能(温升小于 10°C),从而实现系统效率高达 80%、接收数据 SNR 大于 55dB 以及超紧凑尺寸 (90mm x 45mm x 20mm)。所有电源轨均可通过我们的集成式缓冲器除法器 CDCE949 与外部时钟进行同步。此设计还支持单节电池输入,可正常进行长达 2 小时的超声波操作。

特性
  • 通过 5V USB 可生成单级无变压器双轨高压(在 25mA 下为 ±80V),满足组件小于 5mm 的高度要求
  • 通过 5V USB Type-C 输入提供适用于前端和 FPGA 的低纹波低压电源
  • 紧凑的电路板尺寸(小于 90mm x 45mm x 20mm)
  • 满载时端到端系统效率达 80%
  • SNR 大于 55dB(本底噪声低于 -90dB)
  • 启用/禁用电源可进行电源优化,并且所有电源轨均可与外部时钟同步
  • 使用高性能仪表放大器 INA231 可进行精确的实时功耗测量
  • 通过 USB Type C 可进行高速数据采集(高达 4.2Gbps)
工业应用

我们开发的全面组装电路板仅用于测试和性能验证,不可用于销售。

设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

TIDUEP0.PDF (12856 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

TIDM590A.PDF (1165 K)

设计布局和元件的详细原理图

TIDM591.PDF (157 K)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

TIDM592.PDF (285 K)

元件放置方式设计布局的详细原理图

TIDM594A.ZIP (6926 K)

IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

TIDCFU8.ZIP (3652 K)

包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

TIDM593.PDF (3590 K)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

USB Type-C 和 USB 电力传输 IC

HD3SS3220带 DRP 控制器的 10Gbps USB 3.1 Type-C 2:1 多路复用器

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ESD 和浪涌保护 IC

TPD2EUSB30适用于 USB 3.0 且具有 5A 浪涌额定值的双路 0.7pF、5.5V ±8kV ESD 保护二极管

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ESD 和浪涌保护 IC

TPD4E05U06适用于 USB、HDMI 和高速接口的四路 0.5pF、5.5V、±12kV ESD 保护二极管

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与门

SN74LVC1G11单路 3 输入、1.65V 至 5.5V 与门

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升压控制器(外部开关)

LM3488适用于开关稳压器的 2.97V 至 40V 宽输入电压低侧 N 沟道控制器

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升压转换器(集成开关)

TPS61178具有负载断开控制功能的 20V、10A 全集成同步升压

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时钟发生器

CDCE949具有 2.5V 或 3.3V LVCMOS 输出的可编程 4-PLL VCXO 时钟合成器

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时钟缓冲器

LMV11240MHz 双路时钟缓冲器

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电流/电压/功率监视器

INA231采用 WCSP 封装的 28V、16 位、I2C 输出电流/电压/功率监控器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

LP5907具有低 IQ 和使能功能的 250mA、低噪声、高 PSRR、超低压降稳压器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

LP5910具有反向电流保护和使能功能的 300mA、低噪声、低 IQ、低压降稳压器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS742011.5A、低输入电压 (0.8V)、低噪声、高 PSRR、可调节超低压降稳压器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS7A39150mA、33V、低噪声、高 PSRR、双通道、正负电压范围、低压降稳压器

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降压模块(集成电感器)

LMZM23601采用 3.8mm × 3mm 封装的 36V、1A 降压直流/直流电源模块

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降压转换器(集成开关)

TPS542182.95V 至 6V 输入 2A SWIFT™ 同步降压转换器

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技术文档

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类型 标题 下载最新的英文版本 日期
* 设计指南 Ultrasound Smart Probe Power Supply Reference Design 2020年 5月 11日

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