超声波智能探头电源参考设计
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)  
标签
超声波智能探头
电源树
数据传输
Texas Instruments Incorporated
更新2023-12-27
363

内容介绍

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)

 

软硬件
元器件
SN74LVC1G11DRYR
单通道、3 输入、1.65V 至 5.5V、32mA 驱动强度与门
LMV112SD/NOPB
40MHz 双路时钟缓冲器
CDCE949PWR
具有 2.5V 或 3.3V LVCMOS 输出的可编程 4-PLL VCXO 时钟合成器
INA231AIYFFR
采用 WCSP 封装的 28V、16 位、I2C 输出电流/电压/功率监控器
LM3488MMX/NOPB
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
HD3SS3220IRNHR
带 DRP 控制器的 10Gbps USB 3.1 Type-C 2:1 多路复用器
LMZM23601SILR
采用 3.8mm × 3mm 封装的 36V、1A 降压直流/直流电源模块
LP5907SNX-3.3/NOPB
具有低 IQ 和使能功能的 250mA、低噪声、高 PSRR、超低压降稳压器
LP5907SNX-1.8/NOPB
具有低 IQ 和使能功能的 250mA、低噪声、高 PSRR、超低压降稳压器
TPS7A3901DSCR
150mA、33V、低噪声、高 PSRR、双通道、正负电压范围、低压降稳压器
TPS61178RNWR
具有负载断开控制功能的 20V、10A 全集成同步升压
TPS54218RTER
2.95V 至 6V 输入、2A 同步降压 SWIFT™ 转换器
CAT24M01HU5I-GT3
EEPROM 串行 1-Mb I2C
FMMT495
NPN型,150伏,1安,SOT23封装
TPD4E05U06DQAR
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
TPD2EUSB30DRTR
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
CSD19538Q3A
采用 3mm x 3mm SON 封装的单路、61mΩ、100V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET
LP5910-1.2YKAR
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
TPS74201RGRT
1.5A、低输入电压 (0.8V)、低噪声、高 PSRR、可调节超低压降稳压器
CYUSB3014-BZXC
EZ-USB FX3 超高速USB控制器
FMMT596
PNP型,200V,0.3A,SOT23封装
附件下载
Assembly drawing-TIDM592.pdf
Bill of materials (BOM)-TIDM591.pdf
Design Guide-TIDUEP0.pdf
Gerber file-TIDCFU8.zip
PCB layout-TIDM593.pdf
Schematic-TIDM590A.pdf
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