1 引言

超聲波成像廣泛用于診斷目的。除了手推車式高性能超聲波系統(tǒng)外，現(xiàn)在還可以使用手持設(shè)備（智能探頭）來完成高質(zhì)量的超聲波成像。這些智能探頭利用移動設(shè)備/平板電腦的功能和資源來處理和顯示超聲波圖像。這些系統(tǒng)的一個典型用例是將現(xiàn)代醫(yī)療成像技術(shù)帶到偏遠(yuǎn)地區(qū)，從而加快診斷速度。這種小型設(shè)備通常由電池 (1S/2S) 或 USB 電源供電。數(shù)據(jù)可以通過 USB 或 Wi-Fi? 傳輸。

圖 1-1（左側(cè)）顯示了此類智能探頭超聲波掃描儀的通用圖片，其中描述了連接到移動設(shè)備的探頭。圖 1-1（右側(cè)）顯示了智能探頭的系統(tǒng)級方框圖，其中包括用于發(fā)送和接收超聲波脈沖的發(fā)送 (TX) 和接收 (RX) 模擬前端 (AFE) 以及用于執(zhí)行波束形成的 FPGA。整個設(shè)置通過電源板供電，電源板包含用于生成負(fù)載點電壓的直流/直流轉(zhuǎn)換器、用于 TX 的高壓電路以及用于數(shù)據(jù)和電源管理的 USB 控制器。模擬前端和電源模塊的整個組件如圖 1-2 所示，其中不同部分以紅色突出顯示。

圖 1-1 （左）通用智能探頭；（右）智能探頭超聲波掃描儀的系統(tǒng)方框圖

圖 1-2 電源和 TX+RX AFE 板

本應(yīng)用報告重點介紹了如何生成為超聲波發(fā)送器供電的緊湊型無變壓器高壓電源。此設(shè)計通過單級極低的輸入電壓（通常為 5V）生成高達(dá) ±80V 的可編程雙極電源。使用無變壓器 SEPIC 架構(gòu)可以滿足尺寸和高度方面的關(guān)鍵限制。SEPIC 架構(gòu)的高效率可以確保低熱足跡。該設(shè)計還實現(xiàn)了小于 2% 的負(fù)載調(diào)整率、快速瞬態(tài)響應(yīng)和極低的噪聲。該解決方案可以與外部時鐘同步，以便對拍頻進(jìn)行濾波。

下面的表 1-1 總結(jié)了智能探頭超聲波掃描儀中高壓電路的設(shè)計規(guī)格。