Hvernig aðstoða díóða við að koma á stöðugleika spennu í lækningatækjum?

一, Kjarnareglan um spennustillandi díóða: stjórnanleika öfugt sundurliðunarsvæðis
Zener díóða er PN tengibúnaður framleiddur með sérstöku ferli, þar sem kjarnaeinkenni þess er stöðug spenna á öfuga sundurliðunarsvæðinu. Ólíkt venjulegum díóðum, þegar öfugspennan nær gagnrýnigildinu (bilunarspenna), eykst straumur spennustillandi díóða verulega, en spennan í báðum endum helst í grundvallaratriðum óbreytt. Þessi eiginleiki gerir það að kjörnum spennueftirlitshluta.

1. Greining á eðlismunum
Sundurliðun PN-móts: Þegar öfugspennan fer yfir sundurliðunarspennuna er rafsviðsstyrkurinn inni í PN-mótunum nægjanlegur til að hleðsluberarnir (rafeindir og göt) fái næga orku, sem veldur árekstrajónun og myndar mikinn fjölda hleðslubera, sem leiðir til skyndilegrar aukningar á straumi.
Stýranlegt sundurliðun: Með efnisnotkun og burðarvirkjahönnun er niðurbrot díóða spennustillar afturkræf. Svo lengi sem straumurinn fer ekki yfir nafngildið getur tækið endurheimt upprunalega eiginleika sína eftir að öfugspennan hefur verið fjarlægð.
Spennustjórnunarsvið: Spennustjórnunargildi (Vz) spennustillandi díóða er venjulega á milli 2,4V og 200V, sem nær yfir mismunandi spennustig sem krafist er af lækningatækjum.
2. Spenna eftirlitsstofnanna hringrás hönnun
Zener díóður eru venjulega notaðar í röð með straumtakmarkandi viðnámum til að mynda samhliða spennustillingarrás. Starfsregla þess er sem hér segir:

Þegar spennan eykst: Ef innspennan (Usr) eykst eykst álagsspennan (Usc) einnig. Díóða spennujafnarans verður fyrir öfugu bilun, sem veldur mikilli aukningu á straumi og aukningu á spennufalli yfir straumtakmarkandi viðnám, og vegur þannig á móti hækkun Usr og viðheldur Usc stöðugleika.
Þegar spennan lækkar: ef Usr lækkar, Usc minnkar, straumur spennustillandi díóðunnar minnkar, spennufall straumtakmarkandi viðnáms minnkar, vegur upp á móti lækkun Usr og viðheldur Usc stöðugleika.
Þegar álagið breytist: ef álagsstraumurinn eykst eykst spennufall straumtakmarkandi viðnámsins og Usc minnkar. Straumur spennustillandi díóðunnar minnkar, spennufall straumtakmarkandi viðnámsins minnkar og Usc helst stöðugt.
Lykilbreytur: Því minni sem kraftmikil viðnám (Rz), því meiri straumtakmarkandi viðnám (R) og því meiri stöðugleiki útgangsspennunnar. Til dæmis, í hjartalínuriti, með því að nota 2CW52 spennustillandi díóða (Vz=6.2V) ásamt 100 Ω straumtakmarkandi viðnám getur þjappað innspennu sveiflusviðinu frá ± 20% til ± 1%, sem tryggir nákvæmni merkjaöflunar.

2, Dæmigert notkunarsvið í lækningatækjum
1. Færanleg lækningatæki: jafnvægi lítillar orkunotkunar og mikillar áreiðanleika
Í tækjum eins og blóðsykursmælum og færanlegum ómskoðunarmælum hafa Schottky díóður (eins og BAT54S) orðið ákjósanlegur kostur fyrir andstæðingur öfugtengingar og spennustöðugleika vegna lágs framspennufalls (0,15-0,45V) og hraðvirkra rofaeiginleika. Til dæmis:

Vörn gegn öfugtengingu: Tengdu Schottky díóða samhliða við inntaksklefann. Þegar aflpóluninni er snúið við mun díóðan snúa við og skera úr, hindra straumleiðina og koma í veg fyrir að innri hringrásin brenni út.
Val á aflleiðum: Í aflgjafakerfi með tvöföldum rafhlöðum er aðal- og varaaflgjafinn sjálfkrafa skipt í gegnum díóða til að tryggja stöðuga aflgjafa. Til dæmis, tiltekið líkan af flytjanlegum skjá samþykkir tvöfalda BAT54S samhliða tengingu til að ná fram raforkuhönnun, sem getur samt haldið rekstri ef ein rafhlaða bilar.
2. Hár máttur lækningabúnaður: höggþol og hagræðing stöðugleika
Í tækjum eins og hjartastuðtækjum og hátíðni rafmagnshnífum er nauðsynlegt að takast á við skammvinn háan straum. Á þessum tímapunkti verða hraðbata díóða (FRD) og kísilkarbíð (SiC) díóða lykilhlutir:

Hleðsluhringrás hjartastuðtækis: MBR30200PT Schottky-eining (30A/200V) er notuð, með öfugan batatíma (trr) sem er innan við 5ns, sem getur komið í veg fyrir spennustopp af völdum seinkun á díóða rofa meðan á hleðslu stendur og verndað háspennuþétta frá yfirspennubilun.
Hátíðni rafmagnshnífsúttaksþrep: með því að nota C6D10065A SiC Schottky díóða (100A/650V), lágt framspennufall hennar (1,5V) og háhitamótstöðueiginleikar (175 gráðu hitastig á mótum) tryggja að eigin orkunotkun díóðunnar minnki um 60% meðan á 1MHz hátíðniskerðingu stendur á meðan 1MHz rýrnun{{8} kemur í veg fyrir niðurbrot, ofhitnun.
3. Nákvæm lækningatæki: heilindi merkja og -truflahönnun
Í tækjum eins og hjartalínuritum og rafheilaritum krefst öflun veikra lífrafmagnsmerkja stranga bælingu á hávaða. Á þessum tímapunkti verður samvinnuhönnun ljósdíóða og hlífðardíóða mikilvæg:

Optolectronic coupling einangrun: Í merkjainntaksrásinni er 6N137 optocoupler notaður til að ná fram rafeinangrun og hindra truflun á algengum ham með ljósumbreytingu díóða. Til dæmis, tiltekið líkan af rafheilarita eykur inntaksviðnám í 10M Ω með ljósraftengingu, og höfnunarhlutfallið fyrir almenna stillingu (CMRR) nær 120dB.
ESD vörn: Við skynjaraviðmótið, samhliða ESD5D150TA Schottky díóða með lágum lekastraumi (<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, Nýstárleg spennustöðugleikalausn: Samvinnuhönnun díóða og annarra íhluta
1. Samsett verndarrás: díóða+TVS díóða
Í myndsendingareiningu læknisfræðilegra endoscopes er samsett verndarkerfi „Schottky díóða+TVS díóða“ notað til að koma í veg fyrir tímabundna ofspennu af völdum eldinga eða stöðurafmagns:

Schottky díóða: samhliða tengd við aflinntaksklefann, sem veitir daglega bakvörn.
TVS díóða: röð tengd við merkislínuna, ofurfljótur viðbragðstími hennar (<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. Sjálfsbatavörn: díóða + PTC hitari
Í hleðslurás lækningatækja sem hægt er að nota (svo sem snjallarmbönd) er sjálfbataverndarkerfi „Schottky díóða + PTC hitastillir“ notað:

Schottky díóða: kemur í veg fyrir baktengingu rafhlöðunnar á meðan hún notar lágspennufallseiginleika sína til að draga úr hleðslutapi.
PTC hitari: röð tengd við hleðsluleiðina, þegar straumurinn fer yfir þröskuldinn eykst PTC viðnámsgildið verulega, takmarkar strauminn; Eftir bilanaleit fer PTC sjálfkrafa aftur í lágt viðnám án þess að þurfa að skipta um íhluti.
3. Tilvalin díóða lausn: samþætting og upplýsingaöflun
Með vinsældum efna með breiðu bandbili hafa samþættar hugsjóna díóða (eins og LM66100DCK) orðið ákjósanlegur kostur fyrir hágæða lækningatæki. Starfsregla þess er sem hér segir:

Aflgjafi: Aftengdu TYPE-C úttak í gegnum innri PMOS stöðvun.
TYPE-C aflgjafi: Gefur út 5V spennu í gegnum innri PMOS leiðslu.
Rafhlöðuknúin: Þegar bæði punktur A og punktur C eru með 0V spennu, leiðir innri PMOS og rafhlaðan gefur hleðslunni afl.
Þessi lausn hefur kosti alhliða verndar, lágþrýstingslækkunar, lágrar innri viðnáms og lítillar hitamyndunar og er mikið notaður í flytjanlegum ómskoðun, sjónsjá og öðrum búnaði.