Kif jistgħu l-apparati mediċi li jintlibsu jipproteġu l-batteriji tagħhom permezz tad-dijodi?

1, Mekkaniżmu tal-protezzjoni tal-qalba tad-dijodi
1. Imblukkar tal-kurrent b'lura: jipprevjeni short circuit tal-batterija u telf ta 'enerġija
It-terminal tal-ħruġ tal-batterija ta 'apparat mediku li jintlibes (bħal brazzuletti intelliġenti u monitors kontinwi tal-glukożju fid-demm) għandu jillimita b'mod strett id-direzzjoni tal-kurrent. Jekk il-kurrent jiċċirkola bil-maqlub minħabba falliment taċ-ċirkwit, jista 'jikkawża short circuit tal-batterija, tisħin, jew saħansitra splużjoni. F'dan il-punt, dajowds Schottky (bħal SS14, SS110) isiru l-għażla preferuta għall-imblukkar tal-kurrent b'lura minħabba l-waqgħa baxxa ta 'vultaġġ 'il quddiem tagħhom (0.2-0.3V) u l-karatteristiċi ta' swiċċjar mgħaġġel. Il-prinċipju tax-xogħol tiegħu huwa:

Konduzzjoni 'l quddiem: Meta l-batterija tiġi skarikata b'mod normali, id-dijodu jkun fi stat ta' reżistenza baxxa u l-kurrent jgħaddi bla xkiel;
Qtugħ b'lura: Jekk il-kurrent jipprova jgħaddi bil-maqlub, id-dijodu malajr jidħol fi stat ta 'impedenza għolja, u jimblokka l-mogħdija tal-kurrent.
Pereżempju, ċertu mudell ta 'bracelet intelliġenti juża dajowd SS14 b'mod parallel mat-terminal tal-ħruġ tal-batterija. Fit-test tal-kurrent b'lura, il-kurrent kien limitat b'suċċess għal taħt 0.1 μ A, ferm taħt il-limitu tas-sigurtà tal-batterija.

2. Protezzjoni ta 'vultaġġ żejjed: Jrażżan żidiet ta' ċċarġjar u impatti ESD
It-tagħmir mediku għandu rekwiżiti stretti għall-kompatibilità elettromanjetika (EMC), u l-interfaces tal-iċċarġjar jew l-elettriku statiku uman jistgħu jiġġeneraw vultaġġ għoli temporanju (sa eluf ta 'volts), li jistgħu jippenetraw ċipep tal-ġestjoni tal-batteriji (BMS). Dajowds tas-soppressjoni tal-vultaġġ temporanju (TVS) bħal SMBJ5.0CA u SLESD5V0LED02 jistgħu jikklampjaw il-vultaġġ għal medda sigura fi żmien ps permezz tal-effett ta 'tqassim Zener

Vultaġġ tal-ikklampjar: Meta d-dijodu TVS jesperjenza tqassim b'lura, jillimita l-vultaġġ għal valur issettjat minn qabel (bħal ikklampjar tad-dijodu għal 10V f'sistema 5V);
Reżistenza dinamika baxxa: Ir-reżistenza dinamika tipika (RDYN) hija taħt 0.5 Ω, li tiżgura waqgħa tal-vultaġġ kontrollabbli taħt kurrent għoli;
Kapaċitanza tal-junction baxxa: Per eżempju, il-kapaċità tal-junction ta 'SLESD5V0LED02 hija biss 0.28pF biex tevita distorsjoni tas-sinjal ta' frekwenza għolja -.
Elettrokardjografu portabbli jadotta interface għall-iċċarġjar tal-protezzjoni tad-dijodu SMBJ5.0CA, u jiflaħ b'suċċess żieda qawwija ta 'kurrent ta' 30A fit-test IEC 61000-4-2 ESD mingħajr ebda anormalitajiet funzjonali.

3. Protezzjoni ta 'Ħarġ żejjed/Ħruġ żejjed: Estendi l-Ħajja taċ-Ċiklu tal-Batterija
Overcharging (voltage>4.2V) jew overdischarging (vultaġġ<2.5V) of lithium-ion batteries can accelerate electrode material aging and even cause thermal runaway. Zener diodes (such as BZX85C series) can be used in conjunction with MOSFETs to construct precision protection circuits:

Protezzjoni ta 'ħlas żejjed: Meta l-vultaġġ tal-batterija jitla' sal-limitu, id-dijodu tar-regolatur tal-vultaġġ imexxi, u jqanqal il-MOSFET biex jaqta 'ċ-ċirkwit tal-iċċarġjar;
Protezzjoni ta 'discharge żejda: Il-vultaġġ huwa mmonitorjat permezz ta' resistor diviżur tal-vultaġġ. Meta l-vultaġġ ikun taħt il-valur sikur, id-dijodu tar-regolatur tal-vultaġġ imexxi u ċ-ċirkwit miftuħ jiġi skonnettjat.
Wara li adottat din is-soluzzjoni, il-ħajja taċ-ċiklu tal-batterija ta 'ċerta marka ta' pompa ta 'l-insulina żdiedet minn 500 darba għal aktar minn 2000 darba, u r-rata ta' falliment tnaqqset bi 80%.

2, Xenarji ta 'applikazzjoni tipiċi u disinn taċ-ċirkwit
1. Protezzjoni tal-interface tal-iċċarġjar tal-apparat li jintlibes
Apparati mediċi li jintlibsu (bħal garża intelliġenti) tipikament jużaw interfaces mikro USB jew iċċarġjar manjetiku, li huma suxxettibbli għal ESD u vultaġġ qawwi. Matul id-disinn, id-dijodi tat-TVS jeħtieġ li jiġu konnessi b'mod parallel fuq il-linji tad-dejta/enerġija, pereżempju:

D1/D2:SMBJ5.0CA, Ipproteġi l-korda tal-enerġija 5V;
D3/D4:SLESD5V0LED02, Ipproteġi l-linji tat-trażmissjoni tad-dejta (bħal I2C, SPI).
Dan it-tip ta 'disinn jiżgura li t-tagħmir xorta jista' jaħdem b'mod stabbli f'ambjenti umdi u għaraq, u jilħaq l-istandard tas-sigurtà elettrika medika IEC 60601-1.

2. Protezzjoni b'lura tal-pakkett tal-batterija
F'xenarji fejn batteriji multipli huma konnessi f'serje (bħal defibrillaturi), jekk batterija waħda tinqaleb, jista 'jikkawża ċirkwit qasir fil-pakkett kollu tal-batterija. F'dan iż-żmien, dajowds Schottky (bħal BAV21W) jeħtieġ li jiġu konnessi b'mod parallel fiż-żewġt itruf ta 'kull batterija, b'vultaġġ ta' reżistenza b'lura sa 200V u vultaġġ ta 'reżistenza bil-quddiem imnaqqas għal 0.3V, li mhux biss jevita telf ta' enerġija iżda jipprevjeni wkoll runaway termali ikkawżat minn konnessjoni inversa.

3. Protezzjoni standby ta 'enerġija baxxa
L-apparati mediċi li jintlibsu jeħtieġu standby fit-tul-, u l-iskarigu tal-batterija awtomatika u l-kurrent ta' tnixxija taċ-ċirkwit jistgħu jqassru l-ħajja tal-batterija. Billi tgħaqqad dijodu ta 'kurrent ta' tnixxija baxxa (bħal BAS70) f'serje mal-output tal-batterija, il-kurrent ta 'standby jista' jitnaqqas minn 10 μ A għal taħt 0.1 μ A, u jestendi b'mod sinifikanti l-ħin tal-użu tal-apparat.

3, Xejriet u Sfidi tal-Industrija
1. Applikazzjoni ta 'materjali ta' bandgap wiesgħa
Dajowds ibbażati fuq in-nitrur tal-gallju (GaN) bdew jiġu applikati f'apparat mediku li jintlibes minħabba l-frekwenza għolja u l-karatteristiċi ta 'effiċjenza tagħhom. Pereżempju, dajowds GaN Schottky għandhom 90% iqsar ħin ta 'rkupru b'lura (trr) minn apparati bbażati fuq is-silikon-, li jistgħu jnaqqsu t-telf tal-enerġija fiċ-ċirkwiti tal-iċċarġjar u jtejbu r-reżistenza tal-apparat.

2. Disinn integrat
Biex jitnaqqas id-daqs tal-apparat, diodes qed jiġu integrati ma 'ċipep BMS u unitajiet ta' ġestjoni tal-enerġija (PMUs). Pereżempju, soluzzjoni ta '-ċippa waħda mnedija minn ċertu manifattur tintegra diodes TVS, diodes regolaturi tal-vultaġġ, u MOSFETs f'pakkett ta' 0.8mm × 0.8mm biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'apparat ultra żgħir bħal ċrieki intelliġenti.

3. Ibbilanċja konsum baxx ta 'enerġija u affidabilità għolja
It-tagħmir mediku huwa sensittiv għall-konsum tal-enerġija, iżda fl-istess ħin jeħtieġ li jissodisfa rekwiżiti ta 'affidabilità għolja. Dajowds futuri jeħtieġ li jgħaddu fid-direzzjonijiet li ġejjin:

Waqgħa tal-vultaġġ 'il quddiem aktar baxxa: bħall-użu tat-teknoloġija Super Junction biex tnaqqas il-waqgħa tal-vultaġġ tad-dijodi Schottky għal taħt 0.1V;
Vultaġġ ta 'reżistenza b'lura ogħla: Żviluppa mikro dajowds b'vultaġġ ta 'reżistenza ta' aktar minn 100V biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'tagħmir mediku ta' -qawwa għolja;
Funzjoni ta 'protezzjoni intelliġenti: Jikkombinaw sensuri u algoritmi biex jaġġustaw dinamikament il-parametri tad-dijodu u jottimizzaw l-effetti ta' protezzjoni.