Како користити диоде у медицинској заштити изолације струје?

一, Основни принцип изолационе заштите је блокирање електричних путева и сузбијање ширења сметњи
Основни циљ медицинске изолације напајања је да прекине директну електричну везу између пацијентовог кола и мрежног напајања, спречавајући да струја цурења прође кроз људско тело и формира микроелектричне ударе (дозвољена вредност мања или једнака 10 μ А). Диода постиже изолациону заштиту кроз следећи механизам:

Једносмерна проводљивост блокира обрнуту струју: У изолованом дизајну напајања, диоде се комбинују са компонентама као што су трансформатори и оптокаплери да би се формирао једносмерни струјни пут. На пример, у повратном претварачу, излазна диода дозвољава само струји да тече од секундара трансформатора до оптерећења, блокирајући обрнуту струју и избегавајући кварове на страни мреже да утичу на коло пацијента.
Прелазни пренапон за сузбијање напона: Диоде за сузбијање прелазног напона (ТВС) могу реаговати на догађаје пренапона у наносекундама и причврстити напон на безбедан ниво. На крају улазног напајања медицинске опреме, ТВС диоде могу да апсорбују сметње као што су удари грома и брзи електрични транзијенти (ЕФТ), штитећи низводно коло од високонапонских шокова.
Оптоелектронска изолација за пренос сигнала: Светлосна{0}}диода и фотодиода у оптокаплеру преносе електричне сигнале преко оптичких сигнала, потпуно изолујући електричне везе између улазних и излазних терминала. На пример, у изолованој машини за електрокардиограм, оптокаплер претвара пацијентов површински електрични сигнал у оптички сигнал, који се затим враћа у електрични сигнал како би се елиминисале сметње у земљи.
2, Типичан сценарио примене: Потпуна покривеност сцене од операционих сала до преносивих уређаја
1. Изолациони систем напајања за операциону салу
Медицинске установе класе ИИ, као што су операционе сале, морају усвојити ИТ системе (режим неуземљеног напајања) и изградити сигурну мрежу напајања путем изолационих трансформатора, уређаја за надзор изолације и алармних терминала. Диода игра двоструку улогу у овом систему:

Изолација повратног претварача: У изолованом ДЦ/ДЦ претварачу, диоде и трансформатори раде заједно да би постигли улаз{0}}излазну изолацију. На пример, Лингли Те ЛТ8300 чип закључује излазни напон откривањем напона главног терминала трансформатора и може постићи повратну везу изолације без потребе за оптокаплерима, поједностављујући дизајн и побољшавајући поузданост.
Заштита од квара изолације: Када дође до квара изолације уземљења на секундарној страни изолационог трансформатора, коло стезаљке диоде ограничава струју цурења на ниво микроампера да би се избегао ризик од струјног удара за пацијента. Истовремено, уређај за надзор изолације покреће аларм праћењем промена у отпору изолације, обезбеђујући хируршку сигурност.
2. Заштита напајања за преносиве медицинске уређаје
Преносиви монитори, инфузионе пумпе и друга опрема морају да раде стабилно у сложеним електромагнетним окружењима, а диоде обезбеђују заштиту на следеће методе:

ЕСД заштита: На путу за аквизицију ЕКГ сигнала, СМБЈ5.0ЦА ТВС диода спаја напон електростатичког пражњења на безбедан ниво, штитећи инструментационе појачиваче високе улазне импедансе од оштећења. Његово време одзива достиже ниво пикосекунде, што може ефикасно да потисне људски статички електрицитет (± 15кВ) и статички електрицитет генерисан трењем опреме.
Заштита од обрнутог напона: У соларном фотонапонском систему помоћног напајања, диоде спречавају обрнути ток струје мреже у фотонапонски панел, избегавајући оштећење опреме. На пример, ноћу или облачним данима, карактеристика искључења диоде може блокирати обрнуту струју, осигуравајући сигурност претварача.
3. Контрола енергије високо{1}}хируршке опреме
Електрични ножеви високе фреквенције, уређаји за ласерску терапију и друга опрема захтевају прецизну контролу излазне енергије, а диоде остварују заштиту кроз следеће механизме:

Слободно кретање диоде за брзи опоравак (ФРД): У погонским колима мотора, ФРД обезбеђује путању обрнуте струје када је релеј искључен, апсорбујући енергију задње електромоторне силе мотора и штитећи уређаје за напајање од напона. Његово време повратног опоравка је скраћено на 20нс, што је 30% ефикасније од традиционалних силицијумских диода.
Регулација снаге ласера: Коришћењем диоде за брзи опоравак и МОСФЕТ-а за формирање склопног кола, угао проводљивости диоде се подешава да контролише струју покретања ласерске диоде, постижући континуирану подесиву излазну снагу уз спречавање прекомерне струје оштећења ласера.
3, Избор технологије и стратегија оптимизације: балансирање перформанси, трошкова и поузданости
1. Усклађивање параметара уређаја
Избор ТВС диоде: Потребно је узети у обзир параметре као што су максимални напон стезања (ВЦ), минимални пробојни напон (ВБР) и вршна импулсна снага (ППП). На пример, у улазном колу од 220В наизменичне струје, ТВС диоде са Вбр већим или једнаким 600В и ППП већим или једнаким 600В треба да буду изабране да би се обезбедила безбедност опреме под ударом грома (таласни облик 8/20 μс).
Изолациони напон диоде: У изолованом напону напајања, обрнути отпорни напон диоде треба да буде 1,5 пута већи од секундарног напона трансформатора. На пример, у излазном систему од 48 В треба изабрати Шоткијеве диоде са обрнутим отпорним напоном већим или једнаким 100 В да би се избегао слом напона.
2. Тополошка иновација
Архитектура заштите на више нивоа: усвајањем „ГДТ+МОВ+ТВС“ три-заштите, ГДТ апсорбује примарну енергију пренапона, МОВ потискује средњи пренапон, ТВС спаја преостали напон и постиже слабљење енергије корак по корак. На пример, у изворима напајања медицинских Кс- апарата, ова архитектура може да смањи напон удара грома са 8 кВ на безбедан ниво.
Интегрисани заштитни модул: Изаберите ТВС диодни низ или ЕСД заштитни модул да бисте смањили простор за распоред ПЦБ-а. На пример, ТВС низ серије Литтелфусе СП1003 може да интегрише четири заштите сигнала на једном чипу, смањујући утицај паразитног капацитета на сигнале велике{2}}брзине.
3. Управљање топлотом и побољшање поузданости
Дизајн расипања топлоте: У апликацијама велике{0}}е снаге, диоде морају да буду опремљене расхладним елементима или расхладним елементима. На пример, у градијентним појачавачима за магнетну резонанцу (МРИ), СиЦ Шотки диоде расипају топлоту кроз бакарну подлогу да би обезбедиле температуру споја испод 150 степени.
Редундантни дизајн: Паралелне више диода у критичним колима за побољшање толеранције грешака система. На пример, у -колу за пуњење кондензатора високог напона дефибрилатора, две ТВС диоде су повезане паралелно да би се спречио квар опреме изазван кваром једне тачке.