Како диоде штите кола када је медицинска опрема искључена?

一, Физички механизам заштите{0}}искључивања струје: сузбијање реверзне електромоторне силе
1. Принцип ослобађања индуктивног складиштења енергије
Када индуктивне компоненте у медицинској опреми (као што су завојнице електромагнетног вентила и намотаји за погон ултразвучне сонде) складиште енергију магнетног поља када су укључене, нагла промена струје у тренутку нестанка струје може изазвати обрнуту електромоторну силу. У медицинској опреми, ако се не предузму заштитне мере, повратна електромоторна сила може достићи неколико пута већи напон напајања, узрокујући разорна оштећења кола.

2. Ефекат слободног хода диода
Паралелне диоде (слободне диоде) су повезане на оба краја индуктора. Када се струја прекине, диоде проводе у правцу унапред, обезбеђујући пут пражњења за струју индуктора. Узимајући за пример погонско коло релеја у МРИ градијент појачивачу, диода слободног хода може стегнути реверзну електромоторну силу унутар 0,7 В (силицијумски транзистор) или 0,3 В (Шотки транзистор), штитећи погонски транзистор од удара високог напона. Експериментални подаци показују да кола која користе брзе повратне диоде (као што је ЕС1Ј) могу постићи ефикасност потискивања реверзне електромоторне силе од преко 98%.

2, Кључни сценарији примене у медицинским установама
1. Заштита од редундантности напајања за опрему за одржавање живота
У опреми као што су вентилатори и машине за кардиопулмоналну реанимацију, пребацивање између резервних батерија и главних извора напајања мора бити неприметно повезано. Ако струја тече назад до резервне батерије када је главно напајање прекинуто, то може довести до претераног пражњења батерије или оштећења кола. Повезивањем диода (као што су СС34 Шотки диоде) у серију у струјном путу, може се постићи једносмерна проводљивост како би се спречио обрнути проток струје. Након усвајања овог решења, век трајања батерије одређеног бренда преносивог дефибрилатора се продужава за 30% и ради стабилно у широком температурном опсегу од -20 степени до 60 степени.

2. Пригушивање шума за високо{1}}прихватање сигнала
Коло за аквизицију сигнала медицинских монитора (као што су ЕКГ и ЕЕГ уређаји) је изузетно осетљиво на шум. Реверзна електромоторна сила генерисана у тренутку нестанка струје може да се повеже са сигналним каналом кроз струјну линију, ометајући биоелектричне сигнале на нивоу микроволта. У кругу сонде за кисеоник у крви, БАС16 прекидач диода (реверзно време опоравка 4нс) се користи за модулацију инфрацрвених сигнала. Његове карактеристике ниске паразитске капацитивности обезбеђују интегритет таласног облика на фреквенцији модулације од 900 Хз, контролишући грешку мерења засићености крви кисеоником унутар ± 1%.

3. Дугорочна гаранција поузданости за имплантабилне уређаје
Имплантабилни пејсмејкери, неуростимулатори и други уређаји морају имати радни век од најмање 10 година. Заштитна диода{2}}искључења треба да уравнотежи ниску струју цурења и карактеристике високог отпорног напона. Коло које користи ултра брзе диоде за опоравак (као што је УФ4007) скраћује време повратног опоравка на испод 50 нс, смањујући -губитке при пребацивању високе фреквенције. Истовремено, његова ниска струја повратног цурења (<1 μ A) avoids battery self discharge, significantly improving the device's endurance.

3, Основни принципи избора и дизајна диода
1. Усклађивање параметара: Баланс између динамичког пада напона и капацитета снаге
Предњи пад напона (В_Ф): Медицинска опрема има строге захтеве за ефикасношћу и треба дати приоритет диодама са ниским В_Ф. На пример, у струјном колу ултразвучне сонде, МР756 Шотки диода (В_Ф=0.3В) може повећати ефикасност пуњења за 18%, док смањује стварање топлоте и продужава век трајања уређаја.
Реверзно време опоравка (т_рр): Високофреквентне апликације (као што су генератори Кс- зрака у ЦТ скенерима) захтевају употребу ултрабрзих диода за опоравак са т_рр<50ns to reduce switching losses. For example, SiC diodes (t_rr=15ns) have an efficiency improvement of over 5% compared to silicon devices at a switching frequency of 100kHz.
Способност пренапонске струје (ИФСМ): Када се медицинска опрема покрене или искључи, могу се појавити пролазне велике струје и треба изабрати диоде са ИФСМ вредностима већим од вршне струје кола. На пример, у -колу за пуњење кондензатора високог напона дефибрилатора, диода 30А10 може да издржи пролазну струју од 100 А без оштећења.
2. Оптимизација топологије: више-заштита и управљање топлотом
Паралелно повезивање са више цеви: У апликацијама велике струје као што су модули напајања за медицинске ласере, више диода је повезано паралелно да би се распршила струја и смањио термички стрес на појединачним уређајима. На пример, коришћење четири 1Н5819 Шотки диоде паралелно може смањити губитак проводљивости за 75% и повећати површину расипање топлоте за четири пута.
Дизајн термичке спреге: У имплантабилним уређајима, диоде и температурни сензори су интегрисани на истој силицијумској подлози да би се постигло термичко спајање и праћење{0}}у реалном времену. Одређени модел неуронског стимулатора је смањио опсег флуктуације температуре диодног споја на ± 5 степени кроз ову шему, значајно побољшавајући дугорочну-поузданост.