Kif tuża diodes biex tottimizza l-effiċjenza f'apparat mediku ta'-qawwa baxxa?

1, Rikostruzzjoni tat-topoloġija taċ-ċirkwit: telimina t-telf inerenti tad-dijodi
Dajowds tradizzjonali għandhom tnaqqis fiss fil-vultaġġ (bħal 0.5-0.7V għal tubi tas-silikon), li jnaqqas b'mod sinifikanti l-effiċjenza f'ċirkwiti mediċi ta '-vultaġġ baxx. Meta tieħu stimulatur newrali impjantabbli bħala eżempju, il-konvertitur DC-DC tiegħu jeħtieġ li jsaħħaħ il-vultaġġ tal-batterija tal-litju ta '3.7V għal 15V. Jekk tintuża r-rettifika tad-dijodu Schottky, it-telf tal-konduzzjoni jammonta sa 35%. Billi tintroduċi teknoloġija ta 'rettifika sinkronika u tissostitwixxi dajowds ma' MOSFETs, ir-reżistenza fuq tista 'titnaqqas minn diversi mijiet ta' milliohms għal taħt l-10m Ω, li tirriżulta f'titjib fl-effiċjenza ta 'aktar minn 20%.

Każ tipiku: Ċerta marka ta 'elettrokardjografu dinamiku tuża kontrollur tad-dijodu ideali LTC4412 biex issuq firxa MOSFET parallela, u tikseb swiċċjar awtomatiku ta' provvisti ta 'enerġija doppja. F'input ta '12V, il-waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni tad-dijodi tradizzjonali titnaqqas minn 0.3V għal 10mV, il-konsum tal-enerġija jitnaqqas b'96%, u r-reżistenza tal-apparat hija estiża minn 6 sigħat sa 24 siegħa, u tissodisfa l-ħtiġijiet ta' monitoraġġ kontinwu kliniku.

2, Għażla ta 'apparat: parametri preċiżi li jaqblu ma' xenarji mediċi
It-tagħmir mediku għandu rekwiżiti stretti għall-parametri ewlenin tad-dijodi, u għandha ssir għażla differenzjata skont ix-xenarju tal-applikazzjoni

Waqgħa baxxa fil-vultaġġ 'il quddiem (VF)
F'apparati ta 'skoperta ta' mikrokurrent bħal miters tal-glukożju fid-demm, id-dijodu VF jaffettwa direttament l-amplitudni tas-sinjal. Is-sostituzzjoni tad-dijodi tas-silikon tradizzjonali (VF=0.6V) b'dijodi Schottky ibbażati fuq il-ġermanju (VF=0.15V) tista' żżid is-sensittività ta' skoperta bi tliet darbiet filwaqt li tnaqqas il-konsum tal-enerġija b'40%.
Ħin ta' rkupru ultra veloċi (Trr)
F'sistemi ta' immaġini tar-raġġi X-diġitali, l-array ta' photodiode jeħtieġ li jlesti l-akkwist tas-sinjal fi żmien 1 μ s. Għażla ta 'dijodu ta' rkupru ultraveloċi bi Trr<50ns can avoid image tailing caused by charge residue and improve the signal-to-noise ratio (SNR) by 12dB.
Kurrent baxx ta' tnixxija (IR)
F'apparat ECG li jintlibes, il-kurrent tat-tnixxija tad-dijodu jista 'jintroduċi drift tal-linja bażi. Id-dijodu tal-kurrent ta 'tnixxija ultra-baxxa BAS70 (IR=0.1pA) ippakkjat f'SOD-123 jista' jottimizza l-proporzjon tas-sinjal-għall-istorbju (SNR) għal 85dB, li jissodisfa r-rekwiżiti ta 'preċiżjoni tal-grad mediku.
Vultaġġ ta' tqassim għoli (BV)
F'tagħmir ta'-vultaġġ għoli bħal defibrillaturi, dajowds jeħtieġ li jifilħu impulsi ta '5kV. Bl-użu ta 'dijodi SiC (karbur tas-silikon) (BV=6.5kV), il-ħlas ta' rkupru invers (Qrr) jitnaqqas bi 80% meta mqabbel ma 'dijodi tas-silikon, li jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti l-interferenza elettromanjetika (EMI).
3, Ġestjoni dinamika tal-enerġija: kontroll intelliġenti attivat fuq talba
L-apparati mediċi jeħtieġ li jaġġustaw dinamikament il-konsum tal-enerġija tad-dijodu skont l-istatus tax-xogħol tagħhom, u strateġiji tipiċi jinkludu:

Kontroll tal-provvista tal-enerġija segmentat
Fl-ossimetri tal-polz, il-fotodijodu jiġi attivat biss matul il-perjodu tat-teħid tal-kampjuni. Billi tikkontrolla l-iswiċċ MOSFET permezz tal-MCU, tinkiseb operazzjoni ta 'enerġija sħiħa matul il-perjodu ta' kampjunar (100 μ s), u tinkiseb qawwa sħiħa -off matul il-bqija tal-ħin (99.9%), tnaqqas il-konsum medju ta 'enerġija tas-sistema għal 0.3mW.
Teknoloġija Adattiva Bias
F'interfaces tal-kompjuter tal-moħħ impjantabbli, il-vultaġġ bias ta 'APD (valanga photodiode) jeħtieġ li jiġi aġġustat dinamikament bl-intensità tad-dawl. Bl-użu ta ' amplifikatur operattiv ta '-storbju baxx LTC6268 biex jinbena ċirku ta' feedback, il-qligħ APD huwa stabbilizzat f'100 darba, filwaqt li l-konsum tal-enerġija taċ-ċirkwit bias jitnaqqas minn 5mW għal 0.8mW.
Ottimizzazzjoni tal-modalità sleep
Fit-termometru diġitali, l-LTC2450 -1 Δ - ∑ ADC huwa konness direttament mat-termistor, u l-kurrent ta 'rqad tiegħu huwa biss 0.5 μ A. Ikkoopera ma' swiċċ MOSFET biex taqta 'l-provvista ta' l-enerġija tad-dijodu, sabiex il-konsum ta 'enerġija standby tal-magna kollha tkun inqas minn 1 μ W, li tissodisfa l-batterija CR120-year ta' reżistenza waħda.
4, Prattika ta 'ottimizzazzjoni speċjalizzata f'xenarji mediċi
Monitoraġġ mhux invażiv tal-glukożju fid-demm
Bl-użu ta '1310nm/1550nm dajowds tal-lejżer ta' wavelength doppju u matriċi ta 'photodiode InGaAs, il-kampjunar sinkroniku jinkiseb permezz ta' LTC2366-18 bit SAR ADC. Ottimizza ċ-ċirkwit tas-sewqan tad-dijodu biex tqassar il-wisa 'tal-polz tal-lejżer minn 100ns għal 20ns, tnaqqas il-konsum tal-enerġija tas-sistema b'60%, u ttejjeb l-eżattezza tas-sejbien tal-konċentrazzjoni tal-glukożju għal ± 5mg/dL.
Dijanjosi tal-ultrasound portabbli
Fis-sonda tal-ultrasound, ċirkwit ta 'multiplikazzjoni ta' vultaġġ għoli huwa mibni bl-użu ta 'dijodi SiC Schottky biex isaħħaħ id-dħul ta' 12V għal 100V. Bl-ottimizzazzjoni tat-tqassim tal-PCB biex titnaqqas l-induttanza parassitika, it-telf tal-irkupru tar-rivers tad-dijodu jitnaqqas b'75%, is-sħana tar-ras tas-sonda titnaqqas b'40%, u r-riżoluzzjoni tal-immaġni titjieb għal 256 linja.
endoskopija tal-kapsula
Fid-disinn ta 'minjaturizzazzjoni ta' 0.3cm ³, il-firxa tad-dijodu tas-serje BAT54 ippakkjata f'TSOT-23 tintuża biex tikseb iżolament tal-qawwa bejn is-senser tal-immaġni CMOS u l-modulu tat-trażmissjoni mingħajr fili. Bl-użu tat-teknoloġija tal-istivar 3D biex tqassar id-distanza tal-interkonnessjoni, l-integrità tas-sinjal (SI) hija ottimizzata għal telf ta 'inserzjoni ta' -40dB, u r-rata ta 'trażmissjoni tal-immaġni tilħaq 2Mbps.