自古以来，医师就一直在寻求更好的办法，以确诊和医治遭受身体内部疾病或外伤摧残的患者。自 19 世纪以来，以微创办法和使患者接受最少的不适，从身体内部检查和医治患者，这一直是医疗实践的重要部分。现在的内窥镜开展趋势推进了数字成像办法的选用，因而在图画分辨率、安排辨认、以及向患者及其家族说明医治进程方面都有了极大行进。不过，这需求多种数字处理器处理和分配图画数据。别的还出现了新的规划应战，即如何将一切电子组件及有关电源稳压器放进与曾经装置的内窥镜摄像机操控单元 (CCU) 巨细相同的空间中，以最大极限地减小装置和选用本钱。
内窥镜开展前史
大多数前史学家都以为，Bozzini 的 Lichleiter 是第一个与咱们今日所知的内窥镜相似的设备。该设备于 19 世纪初创造，它很不灵敏，用歪斜的镜子将图画投射到医师眼中，只用一根蜡烛照明，图画质量很差。之后大约在 20 世纪，照明办法有了改善，几位创造家创造了一种办法，用摄像机捕获内窥镜静止图画。到了 20 世纪 50 年代，日本的前驱者 Mori 和 Yamadori 用内窥镜在世界上初次记载了运动印象，记载的是生产进程。那个年代的拍摄和运动印象记载技能的缺陷是，图画不能同享，不能实时处理。咱们不断沿着这些前驱们开辟的路途行进。现在，现代数字成像技能支撑这些功用，并且分辨率比以往任何时候都高。
跨进选用数字内窥镜
21 世纪，CMOS 图画传感器现已达到了医疗专业人员寻求的图画分辨率和低功耗规范。这类图画传感器以高达全 HD (1980 x 1080 像素) 及更高的分辨率供给高质量图画。有些公司逾越了规范 2D HD 图画技能，推出了 3D 立体内窥镜。功耗 (及其导致的温度上升) 也是一个重要因素，由于 CMOS 传感器常常置于内窥镜结尾的摄像头内，其巨细规划为便利手术团队人手操作，以定位镜头，出现想要的图画。现代 CMOS 传感器的高图画分辨率和低功耗是人们对数字内窥镜发生浓厚兴趣的根底。
数字内窥镜在如下几方面使医师和患者获益：1) 实时数字图画 (或视频) 使医师及其同行不管处于什么地方都能够相互协作，有助于更有用地医治患者和使患者更快地康复;2) 能够即时改换各种视点检查图画，因而手术人员能够更容易地辨认各种不同的安排结构;3) 能够十分容易地记载和说明手术进程，便利了培训;4) 3D 内窥镜为外科医师供给了更高的可视性和深度感知性，以更好地定位安排，进行医治;5) 图画快捷地存储在患者的电子医疗记载中，以供患者及其家族检查以及更透彻地说明确诊、医治及治好进程。这五个优点当然要装备一个要求和满意的处理才能以处理一切数据。
添加数字处理功用占用空间就会削减负载点稳压器的 PCB 面积
不足为怪的是，树立、显现、操作、分配和存储这些 CMOS 传感器发生的很多数据，需求很多数字处理才能，这种才能常常由摄像机操控单元 (CCU) 供给。典型内窥镜体系的首要组件包含图画处理器、一个或多个 FPGA、存储器、A/D 转换器、视频显现端口和以太网操控器，这些组件有必要集成在一起，以支撑上述功用。接下来，这些器材大部分需求多个输入电压作业。这就给规划工程师带来了应战，即如安在更小的空间中支撑明显添加的电源轨。
为了便利一切这些数字组件的集成，使患者和医师相同获益，凌力尔特推出了节约空间的 LTM4644，这是一款 14VIN 四输出降压型微型模块 (µModule) 稳压器。LTM4644 在双面 PCB 上占用 2.3cm x 1.5cm 空间 (参见图 1)，可调理四个输出电压，每个电压供给高达 4A 电流，以满意数字内窥镜体系中 FPGA 以及其他数字处理器的功率要求 (参见图 2)。相比之下，其他厂商所供给相似可比的降压型模块解决方案需求的 PCB 面积则是 LTM4644 的 4 倍。此外，凭仗可均流输出，这款降压型微型模块稳压器使工程师能够灵敏装备稳压器，装备为单 (16A)、双 (12A、4A 或 8A、8A)、三 (8A、4A、4A) 或四 (每个 4A) 输出。这种灵敏性使内窥镜体系工程师仅用一个简略和紧凑的微型模块稳压器就能够满意 FPGA、ASIC、微处理器和电路板上其他电路的各种电压和负载电流要求。
图 1：四输出、4A 降压型微型模块稳压器解决方案所占用的 PCB面积
整个 LTM4644 解决方案在双面 PCB (反面有一个电容器和四个电阻器) 上占用 3.5cm2 面积
图 2：LTM4644 支撑多达四个独自的 FPGA 电源轨
LTM4644 微型模块稳压器在 4V 至 14V (或有外部偏置时为 2.375V 至 14V) 输入规模内，支撑多达四个独自的输出电压轨，每输出供给高达 4A 电流，以支撑 FPGA、其他数字处理器、存储器和支撑性模仿电路的功率需求。构成一个完好的解决方案仅需求 6 个外部陶瓷电容器 (1206 外壳尺度) 和4 个电阻器。
为了节约空间和规划时刻，LTM4644 四输出稳压器在 9mm x 15mm x 5.01mm BGA 封装中纳入了 DC/DC 操控器、功率开关、电感器和补偿电路。4V 至 14V 输入电源 (或当运用外部偏置电源时为 2.375V 至 14V) 为每个稳压器通道供电，供给可在 0.6V 至 5.5V 规模内调理的安稳输出电压，在电压、负载和温度规模内，其准确度为 ±1.5%。不管输出均流与否，独自的输入电源引脚答应工程师为满意功率预算要求，用不同的电源轨为四个通道供电。还能够采纳另一种办法减小解决方案占板面积和本钱。LTM4644 中的四个开关以相同频率和 90 度相差作业，可将输入电容减小一半的情况下得到相同的输入纹波功用。因而，当用相同的输入电源作业时，四输出装备仅需求 6 个外部陶瓷电容器 (1206 外壳尺度) 和 4 个反应电阻 (0603 外壳尺度或更小)。LTM4644 选用小型 BGA 封装，所需外部组件十分少，可构成现在最小的四输出 4A DC/DC 降压型解决方案。
杰出操控的上电排序
LTM4644 具有为需求特定上电和断电次序的负载供电所必需的功用。每个输出都有自己的使能 (RUN) 逻辑引脚、盯梢 (TRACK/SS) 引脚和电源杰出 (PGOOD) 逻辑符号。盯梢引脚答应工程师用一个模仿输入，操控上电和断电时的输出电压转换率。当输出电压进入方针安稳值的 ±10% 规模时，电源杰出符号引脚宣布指示。由于有些电压轨的供电先于其他电压轨，或许引起反应，或许当发动前电压被坚持时，有些负载的电源轨或许在稳压器发动时被预偏置。预偏置输出或许给有些同步开关稳压器形成问题，由于有些同步开关稳压器的操控环路在发动时会立行将负载放电到地，即便 FPGA 正确作业需求单调上升的电源。除了供给必要的操控和指示引脚，LTM4644 即便面临预偏置的负载时，也供给单调上升的电压 (图 3)。
图 3：LTM4644 的发动进入预偏置输出
即便负载预偏置 (2.5V) 时，LTM4644 也为 FPGA 的正确作业供给一个滑润单调上升的输出电压至 5V 标称值 。
另一种更小的解决方案适用于任何遗失的电源轨
为了协助工程师应对最终一分钟的规划变更，凌力尔特供给了 LTM4644 的单输出版别 LTM4624，该器材选用纤巧的 6.25mm x 6.25mm x 5.01mm BGA 封装，高度与 LTM4644 相同。整个 LTM4624 解决方案仅需求两个外部电容器和一个反应电阻，在单面 PCB 上仅占用令人难以置信的一平方厘米面积 (图 4)。LTM4624 所支撑的作业输入、输出电压和上电排序功用，与之前“杰出操控的上电排序”一节所述相同。
图 4：LTM4624：14VIN、4A 降压型微型模块稳压器解决方案的主张 PCB 布局
LTM4624 仅需求两个外部陶瓷%&&&&&%器 (1206 外壳尺度) 和一个电阻 (0603 外壳尺度或更小)，可构成单输出 4A 降压型稳压器解决方案，在单面 PCB 上占用 1cm2面积，在双面 PCB 上则占用 0.5cm2 面积。尺度优势使 LTM4624 成为应对最终一分钟规划变更或遗失电源轨的杰出挑选。
定论
越来越多地运用数字内窥镜可为患者及医师带来极大的优点。CMOS 图画传感器以满意低的作业温度，于人体内树立图画分辨率满意高的数字图画和视频，合适手术团队用来捕获所需部位的图画。这些图画和视频能够十分容易地存储、增强和同享，协助完结更有用、更快速和本钱更低的医治，使患者及其家族和医疗团队获益。完结这三大使命需求一组数字处理器、存储器、A/D 转换器、视频显现端口和一个以太网操控器，这些组件增大了所占用的 PCB 面积。因而，负载点稳压器有必要在占用更小空间的一起，支撑更多的电压轨，以坚持内窥镜体系尺度不变。LTM4644 和 LTM4624 降压型微型模块稳压器供给了一种简略、紧凑的解决方案，专为应对上述应战而规划。
图 5：数字内窥镜
