Hvernig á að koma í veg fyrir straumbakflæði í díóðum í lækningatækjum?

一, Meginregla gegn bakflæði: Einátta leiðni PN mótum
Kjarnabygging díóða er PN tengi, mynduð af samsetningu P-hálfleiðara (með mörgum götum) og N-gerð hálfleiðara (með mörgum frjálsum rafeindum). Bakflæðisvörn þess byggist á eftirfarandi eðlisfræðilegum aðferðum:

Jákvæð leiðni: Þegar P skautið er tengt við jákvæða rafskautið og N skautið er tengt við neikvæða rafskautið, veikir spennan rafsviðið inni í PN-mótinu, veldur dreifingu burðarefnis og myndar leiðslustraum sem gerir straum kleift að flæða frá P til N.
Reverse cutoff: Þegar N tengið er tengt við jákvæða rafskautið og P skautið er tengt við neikvæða rafskautið, er ytri spenna sett á til að auka innra rafsviðið, víkka úteyðingarlagið, hindra framgöngu hleðslubera og leyfa aðeins mjög lítinn öfugan lekstraum (venjulega nanóampera stig).
Þessi einstefnuleiðni gerir díóðuna að náttúrulegum „straums einstefnuloka“. Til dæmis er Schottky díóða (eins og SS14) tengd samhliða aflinntaki færanlegs ómskoðunarnema. Þegar aflpóluninni er snúið við slökknar díóðan í gagnstæða átt, hindrar straumleiðina og kemur í veg fyrir að innri hringrásin brenni út.

2, Dæmigert notkunarsvið í lækningatækjum
1. Færanleg lækningatæki: jafnvægi lítillar orkunotkunar og mikillar áreiðanleika
Í tækjum eins og blóðsykursmælum og færanlegum hjartalínuritum eru Schottky díóður ákjósanlegur kostur til að koma í veg fyrir bakflæði vegna lágs framspennufalls þeirra (0,15-0,45V). Til dæmis, tiltekið líkan af blóðsykursmæli notar BAT54S tvöfalt Schottky díóða fylki til að ná eftirfarandi aðgerðum:

Vörn gegn öfugtengingu: samhliða tengd við inntaksklefann. Þegar aflpóluninni er snúið við mun díóðan snúast við og skera úr, og hindrar núverandi leið.
Val á aflleið: Í aflgjafakerfi með tvöföldum rafhlöðum er aðal- og varaaflgjafinn sjálfkrafa skipt í gegnum díóða til að tryggja stöðuga aflgjafa.
Straumtakmarkandi vörn: tengd í röð við drifrás mótorsins, með því að nota spennufall til að takmarka upphafsstrauminn og koma í veg fyrir straumauka þegar mótorinn er læstur.
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: merkiheilleiki og-vörn gegn truflunum
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.
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 lausn gegn bakflæði: 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 hitari“ tekið upp:

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 breitt bandbil 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.