Qanday qilib diodlar tibbiy asbob-uskunalarda haddan tashqari oqimdan himoya qilishlari mumkin?

y, Diodli haddan tashqari oqimdan himoya qilishning asosiy printsipi
Haddan tashqari oqimdan himoya qilishning asosiy maqsadi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tarkibiy qismlariga g'ayritabiiy oqimlarning shikastlanishini cheklashdir va diodlar ushbu funktsiyaga quyidagi xususiyatlar orqali erishadilar:

Bir yo'nalishli o'tkazuvchanlik: diod faqat oqimning anoddan katodga o'tishiga imkon beradi, bu esa teskari oqimni bloklaydi. Bu xususiyat uni teskari himoya uchun asosiy komponentga aylantiradi. Masalan, portativ ultratovush probining quvvat kiritish terminalida parallel Schottky diodlari (masalan, SS14) quvvat manbaining teskari polaritesidan kelib chiqadigan oqimning teskari oqimini oldini oladi va ichki kontaktlarning zanglashiga olib kelishini oldini oladi.
Oldinga kuchlanishning pasayishi xarakteristikasi: oqim dioddan o'tganda, har ikki uchida taxminan 0,2V (Schottky diode) dan 0,7V gacha (silikon PN ulanish diodi) kuchlanish pasayishi hosil bo'ladi. Ushbu xususiyatdan foydalanib, oqim cheklash davrini loyihalash mumkin. Masalan, jarrohlik robotining quvvat modulida kuchlanish pasayishi superpozitsiyasi orqali maksimal chiqish oqimini cheklash va vosita haddan tashqari yuklanishini oldini olish uchun bir nechta 1N4007 rektifikator diodlari ketma-ket ulangan.
Teskari buzilish xarakteristikasi: Teskari kuchlanish buzilish kuchlanishidan oshib ketganda, Zener diyoti barqaror holatga kiradi va kuchlanishni xavfsiz diapazonda mahkamlaydi. Bu xususiyat tibbiy asbob-uskunalarni haddan tashqari kuchlanish / haddan tashqari oqimdan kompozit himoya qilishda keng qo'llaniladi. Misol uchun, magnit-rezonans tomografiya (MRI) ning gradient magnit maydon kuchaytirgichida Zener diyoti sug'urta bilan birgalikda ishlaydi. Oqim chegaradan oshib ketganda, Zener diodasi buziladi va o'tkazadi, sug'urta erishi va kontaktlarning zanglashiga olib keladi.
2, tibbiy asbob-uskunalarda odatiy dastur stsenariylari
1. Portativ tibbiy asboblar: kam quvvat sarfini va yuqori ishonchlilikni muvozanatlash
Qon glyukoza o'lchagichlari va ko'chma elektrokardiograflar kabi qurilmalarda to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish pasayishi (0,15-0,45V) tufayli Schottky diodlari afzallik beriladi. Masalan, qon glyukoza o'lchagichining ma'lum bir modeli quyidagi funktsiyalarga erishish uchun BAT54S ikki tomonlama Schottky diodli qatoridan foydalanadi:

Teskari ulanishga qarshi himoya: quvvat kirish terminaliga parallel ulangan. Quvvat polaritesi teskari bo'lsa, diod teskari yo'lni to'sib, teskari yo'lni to'sib qo'yadi.
Quvvat yo'lini tanlash: Ikki batareyali quvvat manbai tizimida asosiy va zaxira quvvat manbalari uzluksiz quvvat ta'minotini ta'minlash uchun avtomatik ravishda diodlar orqali o'tadi.
Oqimni cheklovchi himoya: Dvigatel qo'zg'aysan pallasida ketma-ket ulangan, boshlang'ich oqimini cheklash va vosita qulflanganda oqimning ko'tarilishini oldini olish uchun kuchlanish pasayishidan foydalangan holda.
2. Yuqori quvvatli tibbiy asbob-uskunalar: zarba qarshiligi va barqarorlikni optimallashtirish
Defibrilyatorlar va yuqori{0}}chastotali elektr pichoqlar kabi qurilmalarda vaqtinchalik yuqori tok tebranishlari bilan kurashish kerak. Ushbu nuqtada tez tiklanadigan diodlar (FRD) va silikon karbid (SiC) diodlari asosiy komponentlarga aylanadi:

Defibrilatorni zaryadlash sxemasi: MBR30200PT Schottky moduli (30A/200V) teskari tiklanish vaqti (trr) 5ns dan kam bo'lgan, zaryadlash vaqtida diodli kalitning kechikishidan kelib chiqadigan kuchlanishning ko'tarilishini oldini oladi va yuqori kuchlanishli kondansatörlarni haddan tashqari kuchlanishdan himoya qiladi.
Yuqori chastotali elektr pichoqni chiqarish bosqichi: C6D10065A SiC Schottky diodidan (100A/650V) foydalanish, uning past oldinga kuchlanish tushishi (1,5V) va yuqori haroratga chidamlilik xususiyatlari (175 darajali ulanish harorati) 1 MGts chastotada ishlashning haddan tashqari pasayishi natijasida diodaning o'z quvvat sarfini 60% ga kamaytirishini ta'minlaydi.
3. Aniq tibbiy asboblar: signalning yaxlitligi va shovqinlarga qarshi{1}}dizayn
Elektrokardiograflar va elektroensefalograflar kabi qurilmalarda zaif bioelektrik signallarni olish shovqinni qattiq bostirishni talab qiladi. Shu nuqtada, fotodiodlar va himoya diodlarning birgalikdagi dizayni hal qiluvchi ahamiyatga ega:

Optoelektronik ulash izolyatsiyasi: Signalning kirish kanalida 6N137 optokupl elektr izolyatsiyasiga erishish va diodlarning fotoelektrik konversiyasi orqali umumiy rejim shovqinlarini blokirovka qilish uchun ishlatiladi.
ESD himoyasi: Sensor interfeysida parallel ESD5D150TA Schottky diodi past oqish oqimi (<0.1 μ A) and high reverse withstand voltage (150V) can effectively discharge the transient current generated by electrostatic discharge (ESD) and prevent sensor damage.
3, innovatsion dizayn: diodlar va boshqa komponentlarni birgalikda himoya qilish
1. Kompozit himoya sxemasi: diod+TVS diodi
Tibbiy endoskoplarning tasvirni uzatish modulida chaqmoq urishi yoki statik elektr ta'sirida vaqtinchalik haddan tashqari kuchlanishning oldini olish uchun "Schottky diode+TVS diode" ning kompozit himoya sxemasi qabul qilingan:

Schottky diyot: quvvat kiritish terminaliga parallel ulangan, kunlik teskari himoyani ta'minlaydi.
TVS diodi: signal liniyasiga ulangan seriya, uning ultra tez javob vaqti (<1ps) and low clamping voltage (such as SMAJ5.0A's clamping voltage of 7.8V) can limit overvoltage within a safe range in nanoseconds, protecting the downstream ADC chip from damage.
2. O'z-o'zini tiklash himoyasi: diod + PTC termistori
Kiyinadigan tibbiy asboblarni (masalan, aqlli bilaguzuk) zaryadlash pallasida "Schottky diode + PTC termistor" ning o'zini o'zi tiklashni himoya qilish sxemasi qabul qilingan:

Schottky diodi: zaryadlash yo'qotishlarini kamaytirish uchun past kuchlanishni pasaytirish xususiyatlaridan foydalangan holda batareyaning teskari ulanishini oldini oladi.
PTC termistori: zaryadlash yo'liga ulangan seriyali, oqim chegaradan oshib ketganda, PTC qarshilik qiymati keskin oshib, oqimni cheklaydi; Muammo bartaraf etilgandan so'ng, PTC komponentlarni almashtirishga hojat qoldirmasdan avtomatik ravishda past qarshilik holatiga qaytadi.