Kif tnaqqas il-ħoss fil-provvista tal-enerġija tal-istrumenti mediċi permezz tad-dijodi?

一, Traċċabilità tal-Istorbju: L-Isfida tal-Istorbju tal-Provvista tal-Enerġija Medika
L-istorbju tal-provvista tal-enerġija tal-istrumenti mediċi ġej prinċipalment minn tliet dimensjonijiet:

Ħoss intrinsiku tal-apparati: L-art tal-istorbju fundamentali hija komposta minn storbju tal-isparatura, storbju termali, u ħsejjes 1/f minn apparati tal-enerġija bħal dajowds u MOSFETs. Pereżempju, meta d-dijodi Schottky huma reverse biased, il-kapaċità tal-junction u l-induttanza parassitika tagħhom se jipproduċu oxxillazzjonijiet ta 'frekwenza għolja -, li jiffurmaw qċaċet tal-ħoss fil-medda ta' frekwenza ta '0.1-100MHz.
Ħoss tal-qlib: F'topoloġiji ta 'enerġija iżolati bħal flyback u LLC, il-proċess ta' rkupru b'lura tad-dijodi tal-enerġija jista 'jiġġenera interferenza elettromanjetika qawwija (EMI). Meta tieħu ċertu provvista ta 'enerġija ta' defibrillatur mediku bħala eżempju, id-dijodu tar-rettifikatur tal-ħruġ tiegħu jista 'jiġġenera spikes ta' vultaġġ sa 50V / ns waqt l-irkupru b'lura, li jirriżulta f'ripple tal-ħruġ sa 200mV.
Interferenza kondotta: Żieda, skarigu elettrostatiku (ESD) u avvenimenti oħra fit-tarf tad-dħul tal-qawwa tal-mejn se jitmexxew lejn l-intern tat-tagħmir permezz tal-linja tal-enerġija. L-istandard IEC 60601-1 jeħtieġ tagħmir mediku biex jikkontrolla l-kurrent tat-tnixxija taċ-ċirkwiti awżiljarji tal-pazjent fi żmien 10 μ A waqt l-ittestjar tal-kurrent ta 'kuntatt, li jimponi rekwiżiti stretti fuq is-soppressjoni tal-istorbju tal-front-end tal-provvista tal-enerġija.
2, matriċi tat-teknoloġija tat-tnaqqis tal-istorbju tad-dijodu
1. Ottimizzazzjoni tal-karatteristika ta 'rkupru b'lura
F'konvertituri DC-DC iżolati, l-użu ta 'dijodi ta' rkupru mgħaġġel (FRDs) jew diodes Schottky tal-karbur tas-silikon (SiC) jistgħu jnaqqas b'mod sinifikanti l-istorbju tal-iswiċċjar. Pereżempju, fi provvista ta' enerġija dijanjostika bl-ultrasound portabbli, li tissostitwixxi d-dijodu tradizzjonali ta' rkupru ultraveloċi bbażati fuq is-silikon-(UFRD) b'dijodu Schottky SiC:

Ħin ta 'rkupru b'lura mnaqqas minn 35ns għal 5ns
Ripple tal-ħruġ imnaqqas minn 150mV għal 45mV
L-effiċjenza żdiedet bi 3.2 punti perċentwali
Is-saħħa kritika għolja tal-kamp tat-tqassim (3MV/cm) tad-dijodi SiC tagħmilhom aktar vantaġġużi f'applikazzjonijiet ta' vultaġġ għoli-. Fil-ġeneratur ta 'vultaġġ għoli ta' X-ray-ta' magni CT mediċi, bl-użu ta 'array ta' diode Schottky SiC 650V jista 'jnaqqas it-telf ta' rkupru b'lura bi 80% u jikseb stabbiltà tal-vultaġġ tal-ħruġ ta '± 0.01%.

2. Array diode soppressjoni tal-ħoss
Għas-soppressjoni tal-ħsejjes ta'-frekwenza għolja, jista' jinbena netwerk ta' buffer tad-dijode capacitor resistor (DCR). F'ċerta provvista ta 'enerġija ta' stimulatur newrali impjantabbli, ċirkwit buffer RC ta '10 Ω/100pF huwa konness b'mod parallel madwar id-dijodu tar-rettifikatur tal-ħruġ:

Oxxillazzjonijiet ta'-frekwenza għolja mrażżna 'l fuq minn 10MHz
Naqqas id-densità tal-ħsejjes tal-ħruġ minn 15nV/√ Hz għal 3nV/√ Hz
Tissodisfa r-rekwiżiti ta 'IEC 60601-1 għall-kompatibilità elettromanjetika ta' apparati impjantabbli
Soluzzjoni aktar avvanzata hija li tuża modulu integrat ta 'soppressjoni tal-istorbju. Pereżempju, il-firxa tad-dijodi tas-serje TLN201 imnedija minn Tianling Arrow Company tista 'tikseb:

Protezzjoni mis-sajjetti 8kV
100dB attenwazzjoni EMI
Kontroll tal-kurrent ta 'tnixxija 0.1 μ A
3. Teknoloġija ta 'iżolament ta' akkoppjar optoelettroniku
Fi provvisti ta 'enerġija medika li jeħtieġu iżolament elettriku, il-kombinazzjoni ta' dajowds li jarmu d-dawl (LEDs) u fotodijodi fl-optocouplers tista 'tikseb iżolament sħiħ bejn sinjali u provvisti ta' enerġija. Meta tieħu l-provvista ta 'enerġija iżolata ta' ċertu monitor mediku bħala eżempju:

L-adozzjoni ta 'l-optocoupler ta' Avago HCPL-0631
Vultaġġ ta 'iżolament sa 5kVrms
Proporzjon ta 'rifjut tal-mod komuni (CMRR) żdied għal 120dB
Ikkontrolla l-kurrent tat-tnixxija fit-terminali tad-dħul u tal-ħruġ fi ħdan 0.1 μ A
L-iżolatur diġitali l-ġdid ikompli jkisser il-limitazzjoni tal-bandwidth tal-optocouplers tradizzjonali. L-iżolatur ADuM5401 ta 'ADI juża teknoloġija ta' akkoppjar manjetiku biex jikseb iżolament ta '5kV filwaqt li jappoġġa rata ta' data ta '2Mbps, b'konsum ta' enerġija mnaqqas b'60% meta mqabbel ma 'optocouplers tradizzjonali.

3, Analiżi tipika ta 'xenarju ta' applikazzjoni
1. Apparat mediku portabbli
F'apparat li jaħdem bil-batterija bħal miters tal-glukożju fid-demm u ultrasound portabbli, it-tnaqqis tal-istorbju tad-dijodu jeħtieġ li jibbilanċja l-effiċjenza u l-ispazju. Ċertu ossimetru tas-swaba 'jadotta l-iskema li ġejja:

Terminal tal-input: SMBJ5.0CA TVS diode għall-protezzjoni ESD (± 15kV kuntatt skarigu)
Proċess ta' rettifikazzjoni: BAT54S diode Schottky doppju inaqqas it-telf tal-konduzzjoni (VF)= 0.2V@1A )
Terminal tal-ħruġ: dajowd tal-morsa BAV99 jillimita vultaġġ żejjed għal -0.5V ~ 3.8V
Din is-soluzzjoni tippermetti li l-apparat jikkontrolla l-irwir tal-ħruġ fi żmien 10mV u jestendi l-ħajja tal-batterija b'20% taħt il-provvista tal-enerġija tal-batterija ta '1.8V.

2. Tagħmir ta 'immaġni medika ta' preċiżjoni għolja
F'tagħmir kbir bħal MRI u CT, il-ħoss tal-provvista tal-enerġija jaffettwa direttament il-kwalità tal-immaġini. Ċerta provvista ta 'enerġija ta' amplifikatur tal-gradjent 3.0T MRI tuża:

SiC MOSFET u SiC Schottky diode kombinazzjoni
Netwerk buffer DCR multilivell
Fojl tar-ram ferrite fojl tar-ram sandwich shielding struttura
Irrealizza l-istabbiltà tal-vultaġġ tal-ħruġ ta '± 0.005% u tmewwiġ tal-kamp manjetiku gradjent ta'<0.01%, meeting the requirements of DICOM standard for imaging uniformity.

3. Apparati mediċi impjantabbli
F'apparat impjantabbli bħal pacemakers u stimulaturi tan-nervituri, it-tnaqqis tal-istorbju tad-dijodu jeħtieġ li jissodisfa r-rekwiżiti ta 'bijokompatibilità u konsum ta' enerġija ultra-baxx. Ċerta provvista ta' enerġija ta' stimulatur newrali ta' ċirku magħluq-użi:

Fotodijodu kurrenti ta 'tnixxija baxxa bi trattament ta' passivazzjoni tal-wiċċ
0402 dajowd TVS ippakkjat għall-protezzjoni ESD
Ċirkwit ta 'bias dinamiku inaqqas il-konsum tal-enerġija statika
Estendi l-ħajja tax-xogħol tal-apparat għal aktar minn 10 snin taħt il-provvista tal-enerġija tal-batterija tal-litju-jone 3.7V, u tissodisfa l-istandard tal-bijokompatibilità ISO 10993.