Како диоде могу постићи заштиту од прекомерне струје у медицинској опреми?

一, Основни принцип диодне прекострујне заштите
Основни циљ прекострујне заштите је да ограничи оштећење абнормалних струја на компонентама кола, а диоде постижу ову функцију кроз следеће карактеристике:

Једносмерна проводљивост: Диода дозвољава само струји да тече од аноде до катоде, блокирајући обрнуту струју. Ова карактеристика га чини основном компонентом за заштиту од преокрета. На пример, у терминалу за улаз напајања преносиве ултразвучне сонде, паралелне Шоткијеве диоде (као што је СС14) могу спречити повратни ток струје изазван обрнутим поларитетом напајања и избећи прегоревање унутрашњег кола.
Карактеристика пада напона унапред: Када струја пролази кроз диоду, пад напона од приближно 0,2 В (Шоткијева диода) до 0,7 В (силицијумска ПН спојна диода) се генерише на оба краја. Користећи ову карактеристику, може се дизајнирати струјни круг за ограничавање. На пример, у модулу напајања хируршког робота, вишеструке исправљачке диоде 1Н4007 су повезане у серију како би се ограничила максимална излазна струја кроз суперпозицију пада напона и спречило преоптерећење мотора.
Карактеристика обрнутог пробоја: Када обрнути напон премаши свој напон пробоја, Зенер диода ће ући у стабилно стање, стежући напон у безбедном опсегу. Ова карактеристика се широко користи у композитној заштити медицинске опреме од пренапона / прекомерне струје. На пример, у градијентном појачавачу магнетног поља магнетне резонанце (МРИ), Зенер диода ради заједно са осигурачем. Када струја пређе праг, Зенер диода се квари и проводи, покрећући осигурач да се топи и прекине струјно коло.
2, Типични сценарији примене у медицинској опреми
1. Преносиви медицински уређаји: балансирајте ниску потрошњу енергије и високу поузданост
Шоткијеве диоде се преферирају у уређајима као што су мерачи глукозе у крви и преносиви електрокардиографи због њиховог ниског пада напона напред (0,15-0,45В). На пример, одређени модел мерача глукозе у крви користи БАТ54С двоструки низ Шоткијевих диода за постизање следећих функција:

Заштита од обрнутог повезивања: паралелно повезан са прикључком за улаз напајања. Када је поларитет напајања обрнут, диода ће се преокренути и прекинути, блокирајући струјни пут.
Избор путање напајања: У систему напајања са двоструком батеријом, главни и резервни извори напајања се аутоматски пребацују преко диода како би се обезбедило непрекидно напајање.
Заштита од ограничавања струје: повезана у серију са погонским колом мотора, користећи пад напона да ограничи почетну струју и спречи налет струје када је мотор закључан.
2. Медицинска опрема велике снаге: отпорност на ударце и оптимизација стабилности
У уређајима као што су дефибрилатори и-електрични ножеви високе фреквенције, неопходно је да се носите са пролазним ударима велике струје. У овом тренутку, диоде за брзи опоравак (ФРД) и диоде од силицијум карбида (СиЦ) постају кључне компоненте:

Коло за пуњење дефибрилатора: Користи се Шоткијев модул МБР30200ПТ (30А/200В), са временом повратног опоравка (трр) мањим од 5нс, што може да спречи скокове напона узроковане кашњењем диодног прекидача током пуњења и заштити високо{4}}напонске кондензаторе од пренапонског квара.
Високофреквентни излазни степен електричног ножа: коришћењем Ц6Д10065А СиЦ Шотки диоде (100А/650В), њен низак пад напона (1,5В) и карактеристике отпорности на високе температуре (температура споја од 175 степени) обезбеђују да се сопствена потрошња енергије диоде смањи за 60% током 1МХз високе{8}}, уз избегавање смањења перформанси прекомерне фреквенције.
3. Прецизни медицински инструменти: интегритет сигнала и дизајн против -сметања
У уређајима као што су електрокардиографи и електроенцефалографи, аквизиција слабих биоелектричних сигнала захтева строго сузбијање буке. У овом тренутку, заједнички дизајн фотодиода и заштитних диода постаје кључан:

Изолација оптоелектронске спреге: У каналу за улаз сигнала, оптоспојник 6Н137 се користи за постизање електричне изолације и блокирање сметњи заједничког мода кроз фотоелектричну конверзију диода.
ЕСД заштита: На интерфејсу сензора, паралелна ЕСД5Д150ТА Шотки диода са малом струјом цурења (<0.1 μ A) and high reverse withstand voltage (150V) can effectively discharge the transient current generated by electrostatic discharge (ESD) and prevent sensor damage.
3, Иновативни дизајн: Колаборативна заштита диода и других компоненти
1. Композитно заштитно коло: диода+ТВС диода
У модулу за пренос слике медицинских ендоскопа усвојена је композитна заштитна шема „Шотки диода+ТВС диода“ како би се спречио пролазни пренапон изазван ударом грома или статичког електрицитета:

Шотки диода: паралелно повезана са прикључком за улаз напајања, пружа дневну заштиту од преокрета.
ТВС диода: серија повезана на сигналну линију, њено ултра брзо време одзива (<1ps) and low clamping voltage (such as SMAJ5.0A's clamping voltage of 7.8V) can limit overvoltage within a safe range in nanoseconds, protecting the downstream ADC chip from damage.
2. Заштита самоопоравка: диода + ПТЦ термистор
У кругу пуњења носивих медицинских уређаја (као што су паметне наруквице), усвојена је заштитна шема самоопоравка „Шотки диода+ПТЦ термистор“:

Шотки диода: спречава обрнуту везу батерије док користи своје карактеристике ниског пада напона за смањење губитака при пуњењу.
ПТЦ термистор: серија повезан на пут пуњења, када струја пређе праг, вредност ПТЦ отпора нагло се повећава, ограничавајући струју; Након решавања проблема, ПТЦ се аутоматски враћа у стање ниског отпора без потребе замене компоненти.