Kif tipprevjeni sajjetti u żidiet fid-dijodi tat-TVS fit-tagħmir mediku?

一, It-theddida ta 'sajjetti u żidiet fit-tagħmir mediku
L-attakki tas-sajjetti jheddu t-tagħmir mediku b'żewġ modi:

Sajjetti diretti: Is-sajjetti jolqtu bini jew kompartimenti tat-tagħmir, li jikkawżaw żieda f'daqqa fil-potenzjal tal-art, joħolqu differenza potenzjali, u jagħmlu ħsara lill-insulazzjoni tat-tagħmir;
Sajjetti indotti: impulsi elettromanjetiċi tas-sajjetti jinvadu t-tagħmir permezz ta 'linji tal-enerġija, linji tas-sinjali, jew akkoppjar spazjali, li jiġġeneraw spikes temporanji ta' vultaġġ għoli u jagħmlu ħsara lill-komponenti elettroniċi sensittivi.
It-tagħmir mediku huwa estremament sensittiv għall-varjazzjonijiet fil-vultaġġ. Per eżempju, it-tubu tar-raġġi X-ta' skaner CT jeħtieġ vultaġġ għoli DC stabbli, filwaqt li ċ-ċirkwit ta 'akkwist tas-sinjal ta' elettrokardjografu jiddependi fuq provvista ta 'enerġija DC ta' -storbju baxx. Vultaġġ eċċessiv temporanju jista 'jikkawża ħsara fit-tagħmir, telf ta' data, u anke diżastri sekondarji bħal nirien. Skont l-istatistika, 80% tal-każijiet ta 'ħsara fit-tagħmir mediku kkawżati minn sajjetti madwar id-dinja kull sena huma relatati ma' intrużjoni ta 'żieda f'linji tal-enerġija jew tas-sinjali.

2, Il-prinċipju tekniku u l-vantaġġi ewlenin tad-dijodi TVS
TVS dajowd huwa mezz semikonduttur ibbażat fuq l-effett tat-tqassim tal-valanga tal-junction PN, u l-funzjoni ewlenija tiegħu hija:

Rispons temporanju: Meta l-vultaġġ jaqbeż il-vultaġġ tat-tqassim (VBR), it-transizzjonijiet tat-TVS minn stat ta 'reżistenza għolja għal stat ta' reżistenza baxxa fi żmien nanosekonda 1, li jiffurmaw mogħdija konduttiva;
Ikklampjar preċiż: Taħt l-azzjoni tal-ogħla kurrent tal-polz (IPP), ikklampja l-vultaġġ fil-vultaġġ massimu tal-ikklampjar (Vc) biex tiżgura li l-vultaġġ taċ-ċirkwit sussegwenti jkun taħt il-limitu tas-sigurtà;
Irkupru awtomatiku: Wara li tisparixxi ż-żieda, it-TVS awtomatikament jerġa 'lura għal stat ta' impedenza għolja mingħajr intervent manwali u jista 'jerġa' jintuża.
Meta mqabbel ma 'apparat protettiv tradizzjonali bħal MOV u GDT, TVS għandu l-vantaġġi li ġejjin:

Veloċità ta 'rispons estremament veloċi: MOV teħtieġ akkumulazzjoni termali biex twettaq, GDT teħtieġ ħin ta' jonizzazzjoni tal-gass, u l-ħin tar-rispons tat-TVS jilħaq il-livell ta 'picosecond;
Vultaġġ baxx ta 'ikklampjar: Ir-reżistenza dinamika tat-TVS tista' tkun baxxa daqs 0.1 Ω, u l-vultaġġ residwu (Vc) huwa sinifikament aktar baxx minn dak ta 'MOV;
Daqs kompatt: TVS tal-immuntar tal-wiċċ (bħal serje SMAJ) għandu volum ta '0.1 ċentimetri kubi biss, adattat għal apparat mediku kompatt;
Ħajja twila: Jista 'jiflaħ mijiet ta' impatti ta 'żieda, filwaqt li l-MOVs jesperjenzaw degradazzjoni sinifikanti tal-prestazzjoni wara impatti multipli.
3, Applikazzjonijiet tipiċi ta 'diodes TVS f'tagħmir mediku
1. Protezzjoni tal-modulu tal-enerġija
Il-modulu tal-enerġija tat-tagħmir mediku jeħtieġ li jikkonverti l-enerġija tal-mejn (220V/50Hz) f'vultaġġ DC stabbli. Id-dijodu TVS jikkonverti l-enerġija AC f'qawwa DC pulsating permezz ta 'ċirkwit rettifikatur tal-pont u kapaċitatur ta' filtrazzjoni, u mbagħad joħroġ vultaġġ bla xkiel wara li jiġi kklampjat mit-TVS. Pereżempju, il-modulu tal-qawwa ta 'ċerta magna tal-emodijalisi juża erba' dajowds tar-rettifikatur tas-silikon 1N5408 biex jifforma ċirkwit tar-rettifikatur, u huwa konness b'mod parallel ma 'SMAJ5.0CA TVS (Vc=6.5V) biex jipproteġi l-konvertitur DC/DC ta' wara. Meta jolqot is-sajjetti jikkawża li l-vultaġġ tad-dħul jiżdied f'daqqa għal 300V, it-TVS iwettaq fi żmien 10ns, jikklampja l-vultaġġ għal 6.5V biex tiġi evitata ħsara lill-konvertitur.

2. Protezzjoni tal-linja tas-sinjal
Il-linji tas-sinjali tat-tagħmir mediku, bħall-linja tal-akkwist tas-sinjal tal-elettrokardjogramma ta 'elettrokardjografu u l-linja tas-sinjal tas-sonda ta' apparat dijanjostiku tal-ultrasound, huma sensittivi għall-istorbju. Dajowds tat-TVS huma ddisinjati b'kapaċità baxxa (bħal kapaċità tal-junction LCESeries ta '0.5pF biss) biex irażżnu ż-żidiet waqt li titnaqqas id-distorsjoni tas-sinjal. Per eżempju, magna elettrokardjogramma 12-ċomb tuża BAS70-04 tip limiting diode (Vc=7V) biex tipproteġi t-tarf tad-dħul tas-sinjal elettrokardjogramma. Meta l-vultaġġ tas-sinjal jaqbeż ± 7V, TVS imexxi, jillimita l-vultaġġ f'medda sigura u jiżgura li l-proporzjon tas-sinjal -għall-istorbju (SNR) tal-forma tal-mewġ tal-elettrokardjogramma huwa Akbar minn jew ugwali għal 60dB.

3. Protezzjoni ta 'interface ta' komunikazzjoni
L-interfaces ta 'komunikazzjoni ta' tagħmir mediku, bħal RS-485 u CAN bus, għandhom jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'kompatibilità elettromanjetika (EMC). Dajowds TVS jipproteġu linji tas-sinjali differenzjali permezz ta 'konfigurazzjoni bidirezzjonali. Pereżempju, l-interface ta 'komunikazzjoni RS-485 ta' dawl bla dell f'ċerta kamra tal-operazzjoni juża TVS bidirezzjonali SR05-4 (Vc=10V). Meta l-vultaġġ indott tas-sajjetti jiġi trażmess tul il-par mibrum, il-GDT (tubu ta 'discharge tal-gass) l-ewwel imexxi u jamplifika l-kurrent, u t-tarf li jogħla rapidu residwu jinqabad u jiġi kklampjat għal taħt 10V mit-TVS fi żmien 1ns biex jiżgura komunikazzjoni mingħajr interruzzjoni.

4, Punti ta 'għażla u disinn ta' dajowds TVS
1. Għażla ta 'parametri ewlenin
Reverse Cut off Voltage (VRMM): Għandu jkun kemmxejn ogħla mill-vultaġġ operattiv normali taċ-ċirkwit protett. Pereżempju, ċirkwit ta 'provvista ta' enerġija ta '12V għandu jagħżel TVS b'VRMM=14V;
Vultaġġ ta 'tqassim (VBR): ġeneralment 1.1-1.2 darbiet dak ta' VRMM, li jiżgura l-ebda operazzjoni ħażina waqt varjazzjonijiet normali fil-vultaġġ;
Vultaġġ massimu tal-ikklampjar (Vc): għandu jkun aktar baxx mill-vultaġġ massimu assolut ta 'reżistenza taċ-ċirkwit sussegwenti. Pereżempju, il-vultaġġ tal-port IO jiflaħ ta '3.3V MCU huwa 5.5V, u l-Vc ta' TVS għandu jkun Inqas minn jew ugwali għal 4.5V;
Peak Pulse Current (IPP): Jeħtieġ li jintgħażel skont standards ta 'ttestjar ta' żieda qawwija (bħal IEC 61000-4-5 Livell 4). Pereżempju, quddiem testijiet ta 'żieda ta' ± 4kV, jeħtieġ li jintgħażel TVS b'IPP Akbar minn jew ugwali għal 1500W;
Kapaċitanza tal-junction (Cj): TVS ta 'kapaċità baxxa (bħal kapaċità tal-junction SACSeries Inqas minn jew ugwali għal 0.3pF) għandhom jintgħażlu għal linji tas-sinjali ta' veloċità għolja- biex tiġi evitata t-distorsjoni tas-sinjal.
2. Disinn ta 'protezzjoni b'ħafna livelli
It-tagħmir mediku normalment jadotta skema ta' protezzjoni ta' tliet-livelli ta' "GDT+TVS+filtrazzjoni":

L-ewwel livell (GDT): responsabbli għal aktar minn 90% tar-rilaxx tal-enerġija, b'reżistenza għal pressjoni għolja u fluss ta 'kurrent kbir, iżda rispons bil-mod;
Livell 2 (TVS): Rispons mgħaġġel għal spikes residwi, ikklampjar preċiż għal firxa aċċettabbli IC;
It-tielet livell (filtrazzjoni): Filtru tat-tip π - magħmul minn żibeġ manjetiċi u capacitors taċ-ċeramika jintuża biex irażżan l-istorbju ta' frekwenza għolja-.
Distanza ta' creepage adegwata (Akbar minn jew ugwali għal 2mm) għandha tinżamm bejn livelli differenti biex jiġi evitat it-tqassim ta' vultaġġ għoli -tal-wiċċ tal-PCB.

3. Tqassim u ottimizzazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana
Irranġa ħdejn id-daħla tal-konnettur: tnaqqas l-induttanza parassitika tal-wajers. Għal kull żieda ta '1nH fl-inductance, se tiġi ġġenerata tnaqqis fil-vultaġġ addizzjonali taħt żidiet għoljin ta' di/dt;
Art ta 'protezzjoni tal-konnessjoni tar-ram ta' żona kbira (PGND): Huwa rrakkomandat li jkun hemm wisa 'tal-wajers ta' Akbar minn jew ugwali għal 20mil biex tevita kurrent ta 'mewġ li jgħaddi mill-pjan terren diġitali;
Disinn ta 'dissipazzjoni tas-sħana: Dissipazzjoni tas-sħana permezz ta' firxa għandha tiġi miżjuda taħt it-TVS ta 'qawwa għolja-(bħal SMC, imballaġġ DO-201), u grass tas-silikon konduttiv termali għandu jintuża jekk meħtieġ.