Diyotlar orqali tibbiy asboblarni elektr ta'minotida shovqinni qanday kamaytirish mumkin?

y, Shovqinni kuzatish: Tibbiy quvvat ta'minotidagi shovqin muammosi
Tibbiy asboblarning elektr ta'minotining shovqini asosan uch o'lchovdan kelib chiqadi:

Qurilmalarning ichki shovqini: Asosiy shovqin qavati otish shovqini, termal shovqin va diodlar va MOSFETlar kabi quvvat qurilmalarining 1/f shovqinidan iborat. Masalan, Schottky diodlari teskari yo'nalishda bo'lganda, ularning ulanish sig'imi va parazit induktivligi 0,1-100 MGts chastota diapazonida shovqin cho'qqilarini hosil qilib, yuqori chastotali tebranishlarni hosil qiladi.
Kommutatsiya shovqini: Flyback va MChJ kabi izolyatsiyalangan quvvat topologiyalarida quvvat diyotlarining teskari tiklanish jarayoni kuchli elektromagnit parazitlarni (EMI) yaratishi mumkin. Misol tariqasida ma'lum bir tibbiy defibrilator quvvat manbaini oladigan bo'lsak, uning chiqish rektifikator diodi teskari tiklanish vaqtida 50V / ns gacha kuchlanishni keltirib chiqarishi mumkin, bu esa 200 mV gacha bo'lgan chiqish dalgalanishiga olib keladi.
O'tkazilayotgan shovqin: elektr tarmog'ining kirish qismidagi kuchlanish, elektrostatik zaryadsizlanish (ESD) va boshqa hodisalar elektr tarmog'i orqali uskunaning ichki qismiga o'tkaziladi. IEC 60601-1 standarti kontakt tokini sinovdan o‘tkazishda bemorning yordamchi zanjirlarining oqish oqimini 10 mkA ichida nazorat qilish uchun tibbiy asbob-uskunalarni talab qiladi, bu esa elektr ta'minotining old qismidagi shovqinni bostirishga qattiq talablar qo‘yadi.
2, diodli shovqinni kamaytirish texnologiyasi matritsasi
1. Qayta tiklash funksiyasini optimallashtirish
Izolyatsiya qilingan DC{0}}DC konvertorlarida tez tiklanadigan diodlar (FRD) yoki silikon karbid (SiC) Schottky diodlaridan foydalanish kommutatsiya shovqinini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Masalan, portativ ultratovush diagnostik quvvat manbaida an'anaviy kremniyga asoslangan{2}}o'ta tez tiklovchi diodni (UFRD) SiC Schottky diodiga almashtirish:

Qayta tiklash vaqti 35 ns dan 5 ns gacha qisqartirildi
Chiqish to'lqini 150 mV dan 45 mV gacha kamaydi
Samaradorlik 3,2 foiz punktga oshdi
SiC diodlarining yuqori tanqidiy buzilish maydoni kuchi (3MV/sm) ularni yuqori kuchlanishli ilovalarda yanada foydali qiladi. Tibbiy KT apparatlarining rentgen nurlari yuqori kuchlanish generatorida 650V SiC Schottky diodli massivdan foydalanish teskari tiklanish yo'qotilishini 80% ga kamaytirishi va chiqish kuchlanishining ± 0,01% barqarorligiga erishishi mumkin.

2. Shovqinni bostirish diodlar majmuasi
Yuqori chastotali shovqinni bostirish uchun diodli kondansatör (DCR) bufer tarmog'ini qurish mumkin. Muayyan implantatsiya qilinadigan neyron stimulyator quvvat manbaida 10 Ō/100pF RC bufer davri chiqish rektifikator diodiga parallel ravishda ulanadi:

10 MGts dan yuqori{0}}bostirilgan yuqori chastotali tebranishlar
Chiqish shovqin zichligini 15nV/√ Hz dan 3nV/√ Hz gacha kamaytiring
Implantatsiya qilinadigan qurilmalarning elektromagnit mosligi uchun IEC 60601-1 talablariga javob bering
Yana ilg'or yechim - shovqinni bostirish modulidan foydalanish. Masalan, Tianling Arrow kompaniyasi tomonidan ishga tushirilgan TLN201 seriyali diodlar qatori quyidagilarga erishishi mumkin:

8kV chaqmoqlardan himoya qilish
100dB EMI zaiflashuvi
0,1 m A oqish oqimini nazorat qilish
3. Optoelektronik birikmani izolyatsiyalash texnologiyasi
Elektr izolyatsiyasini talab qiladigan tibbiy quvvat manbalarida yorug'lik chiqaradigan diodlar (LED) va optokupllarda fotodiodlarning kombinatsiyasi signallar va quvvat manbalari o'rtasida to'liq izolyatsiyaga erishish mumkin. Misol tariqasida ma'lum bir tibbiy monitorning izolyatsiyalangan quvvat manbaini olish:

Avago HCPL-0631 optokupllarini qabul qilish
Izolyatsiya kuchlanishi 5 kVrms gacha
Umumiy rejimni rad etish nisbati (CMRR) 120 dB ga oshdi
Kirish va chiqish terminallaridagi qochqin oqimini 0,1 m A ichida boshqaring
Yangi raqamli izolyator an'anaviy optokupllarning o'tkazish qobiliyatini cheklashdan o'tadi. ADI ning ADuM5401 izolyatori 5 kV izolyatsiyaga erishish uchun magnit ulanish texnologiyasidan foydalanadi va shu bilan birga 2 Mbit / s ma'lumotlar tezligini qo'llab-quvvatlaydi, an'anaviy optokupllarga nisbatan quvvat sarfi 60% ga kamayadi.

3, odatiy dastur stsenariy tahlili
1. Portativ tibbiy asboblar
Qon glyukoza o'lchagichlari va portativ ultratovush kabi akkumulyatorli qurilmalarda diod shovqinini kamaytirish samaradorlik va bo'sh joyni muvozanatlashi kerak. Muayyan barmoq uchi oksimetri quyidagi sxemani qabul qiladi:

Kirish terminali: ESD himoyasi uchun SMBJ5.0CA TVS diodi (± 15kV kontaktli zaryadsizlanish)
Rektifikatsiya jarayoni: BAT54S dual Schottky diodi o'tkazuvchanlik yo'qotilishini kamaytiradi (VF)= 0.2V@1A )
Chiqish terminali: BAV99 qisqich diodi haddan tashqari kuchlanishni -0,5V ~ 3,8V gacha cheklaydi
Ushbu yechim qurilmaga 10mV ichida chiqish to'lqinini boshqarish va 1,8V batareya quvvat manbai ostida batareyaning ishlash muddatini 20% ga uzaytirish imkonini beradi.

2. Yuqori aniqlikdagi tibbiy tasvirlash uskunalari
MRI va KT kabi katta uskunalarda quvvat manbai shovqini tasvir sifatiga bevosita ta'sir qiladi. Muayyan 3.0T MRI gradient kuchaytirgich quvvat manbai quyidagilarni ishlatadi:

SiC MOSFET va SiC Schottky diyot birikmasi
Ko'p darajali DCR bufer tarmog'i
Mis folga ferrit mis folga sendvich ekranlash tuzilishi
Chiqish kuchlanishining barqarorligini ± 0,005% va gradient magnit maydonining dalgalanishini amalga oshiring<0.01%, meeting the requirements of DICOM standard for imaging uniformity.

3. Implantatsiya qilinadigan tibbiy asboblar
Elektrokardiostimulyator va nerv stimulyatorlari kabi implantatsiya qilinadigan qurilmalarda diod shovqinini pasaytirish biologik moslik va ultra-kam quvvat sarfi talablariga javob berishi kerak. Ma'lum bir yopiq halqali neyron stimulyator quvvat manbai-foydalanadi:

Sirtni passivatsiya bilan davolash bilan kam qochqin oqimi fotodiod
ESD himoyasi uchun 0402 paketli TVS diodi
Dinamik egilish davri statik quvvat sarfini kamaytiradi
Qurilmaning ishlash muddatini 3,7V lityum{2}}ionli batareya quvvat manbai ostida 10 yildan ortiq uzaytiring va ISO 10993 biomoslik standartiga javob bering.