TIDA-010057

超声波智能探头电源参考设计

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)
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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。

设计文件和米6体育平台手机版_好二三四

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

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TIDUEP0.PDF (12918 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

米6体育平台手机版_好二三四

在设计中包括 TI 米6体育平台手机版_好二三四和可能的替代米6体育平台手机版_好二三四。

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

数据表: PDF | HTML
AC/DC 和 DC/DC 转换器(集成 FET)

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

数据表: PDF | HTML
AC/DC 和 DC/DC 转换器(集成 FET)

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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ESD 保护二极管

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

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ESD 保护二极管

TPD4E05U06适用于 USB、HDMI 和高速接口的四通道 0.5pF、5.5V、±12kV ESD 保护二极管

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与门

SN74LVC1G11单通道、3 输入、1.65V 至 5.5V、32mA 驱动强度与门

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交流/直流和直流/直流控制器(外部 FET)

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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数字功率监控器

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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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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电源模块(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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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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技术文档

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* 设计指南 Ultrasound Smart Probe Power Supply Reference Design PDF | HTML 2020年 5月 11日

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