Hvernig á að koma í veg fyrir eldingar og bylgjur í TVS díóðum í lækningatækjum?

一, Ógnin um eldingu og bylgja í lækningatækjum
Eldingar ógna lækningatækjum á tvo vegu:

Beint eldingaráfall: Elding slær niður byggingar eða girðingar búnaðar, veldur skyndilegri aukningu á jarðgetu, skapar hugsanlegan mun og skemmir einangrun búnaðar;
Afluð elding: Rafsegulpúlsar eldinga ráðast inn í búnað í gegnum raflínur, merkjalínur eða staðbundna tengingu, mynda tímabundna háspennu og skemma viðkvæma rafeindaíhluti.
Lækningabúnaður er afar viðkvæmur fyrir spennusveiflum. Til dæmis, röntgenrör tölvusneiðmyndaskannar krefst stöðugrar DC háspennu, á meðan merkjaöflun hringrás hjartalínurits reiðir sig á lága-hljóða DC aflgjafa. Tímabundin ofspenna getur valdið bilun í búnaði, gagnatapi og jafnvel aukahamförum eins og eldsvoða. Samkvæmt tölfræði eru 80% tjónatilvika á lækningatækjum af völdum eldinga á heimsvísu á hverju ári í tengslum við innbrot á rafmagni eða merkjalínum.

2, Tæknilega meginreglan og algerlega kostir TVS díóða
TVS díóða er hálfleiðara tæki byggt á PN mótum snjóflóða niðurbrotsáhrifum og kjarnahlutverk þess er:

Tímabundin svörun: Þegar spennan fer yfir sundurliðunarspennuna (VBR) fer TVS úr háviðnámsástandi í lágviðnámsástand innan 1 nanósekúndu og myndar leiðandi leið;
Nákvæm klemming: Undir virkni hámarkspúlsstraums (IPP), klemmdu spennuna við hámarks klemmuspennu (Vc) til að tryggja að spenna síðari hringrásarinnar sé undir öryggismörkum;
Sjálfvirk bati: Eftir að bylgjan hverfur fer TVS sjálfkrafa aftur í háviðnám án handvirkrar inngrips og er hægt að endurnýta það.
Í samanburði við hefðbundin hlífðartæki eins og MOV og GDT hefur TVS eftirfarandi kosti:

Mjög hraður viðbragðshraði: MOV krefst hitauppsöfnunar til að leiða, GDT krefst gasjónunartíma og viðbragðstími TVS nær píkósekúndustigi;
Lág klemmuspenna: Kvikviðnám TVS getur verið allt að 0,1 Ω og afgangsspennan (Vc) er verulega lægri en MOV;
Lítil stærð: Yfirborðsfesting TVS (eins og SMAJ röð) hefur aðeins rúmmál 0,1 rúmsentimetra, hentugur fyrir lítil lækningatæki;
Langur líftími: Það þolir hundruð bylgjuáhrifa, á meðan MOVs upplifa verulega skerðingu á frammistöðu eftir margvísleg áhrif.
3, Dæmigert notkun TVS díóða í lækningatækjum
1. Vörn fyrir rafeiningu
Rafmagnseining lækningatækja þarf að breyta raforku (220V/50Hz) í stöðuga DC spennu. TVS díóðan breytir straumafli í púlsandi DC afl í gegnum brúarafriðunarrás og síunarþétta og gefur síðan frá sér slétta spennu eftir að hafa verið klemmt af TVS. Til dæmis notar afleining ákveðinnar blóðskilunarvélar fjórar 1N5408 sílikonafriðlardíóða til að mynda afriðunarrás og er tengd samhliða SMAJ5.0CA TVS (Vc=6.5V) til að vernda aftan DC/DC breytirinn. Þegar eldingar verða fyrir því að innspennan eykst skyndilega í 300V, leiðir TVS innan 10ns og klemmir spennuna í 6,5V til að forðast skemmdir á breytinum.

2. Merkjalínuvörn
Merkjalínur lækningabúnaðar, eins og merki til að taka hjartalínur í hjartalínurit og rannsakamerkjalína ómskoðunargreiningartækis, eru viðkvæmar fyrir hávaða. TVS díóður eru hannaðar með lága rafrýmd (eins og LCESeries tengingarrýmd sem er aðeins 0,5pF) til að bæla niður bylgjur en draga úr röskun merkja. Til dæmis notar 12 leiða hjartalínuritvél BAS70-04 tegund takmarkandi díóða (Vc=7V) til að vernda inntaksenda hjartalínuritsins. Þegar merkjaspennan fer yfir ± 7V, leiðir TVS, takmarkar spennuna innan öruggs sviðs og tryggir að merki-to-noise ratio (SNR) hjartalínuritbylgjuformsins sé stærra en eða jafnt og 60dB.

3. Samskiptaviðmótsvörn
Samskiptaviðmót lækningatækja, eins og RS-485 og CAN bus, verða að uppfylla kröfur um rafsegulsamhæfi (EMC). TVS díóða vernda mismunadrifsmerkjalínur með tvíátta stillingu. Til dæmis notar RS-485 samskiptaviðmót skuggalauss ljóss í ákveðinni skurðstofu SR05-4 tvíátta sjónvörp (Vc=10V). Þegar eldingaspennan er send meðfram snúnu parinu, leiðir GDT (gaslosunarrörið) fyrst og magnar strauminn, og afgangsbrúnin sem hækkar hratt er tekin og klemmd niður fyrir 10V af TVS innan 1ns til að tryggja ótruflaða samskipti.

4, Val og hönnunarpunktar TVS díóða
1. Val á lykilbreytum
Reverse Cut off Voltage (VRMM): Hún ætti að vera örlítið hærri en venjuleg rekstrarspenna verndar rásarinnar. Til dæmis ætti 12V aflgjafarrás að velja sjónvörp með VRMM=14V;
Niðurbrotsspenna (VBR): venjulega 1,1-1,2 sinnum hærri en VRMM, sem tryggir enga misnotkun við venjulegar spennusveiflur;
Hámarks klemmuspenna (Vc): verður að vera lægri en alger hámarksþolspenna í síðari hringrás. Til dæmis, IO tengið þolir spennu 3,3V MCU er 5,5V, og Vc á TVS ætti að vera minna en eða jafnt og 4,5V;
Hámarkspúlsstraumur (IPP): Hann þarf að velja í samræmi við bylgjuprófunarstaðla (eins og IEC 61000-4-5 stig 4). Til dæmis, í ljósi ± 4kV bylgjuprófunar, þarf að velja TVS með IPP sem er stærra en eða jafnt og 1500W;
Gagnarýmd (Cj): Lágt rafrýmd TVS (eins og SACSeries tengirýmd Minna en eða jafnt og 0,3pF) ætti að velja fyrir háhraða merkjalínur til að forðast röskun á merkjum.
2. Multi level verndarhönnun
Læknabúnaður notar venjulega þriggja-stigs verndarkerfi „GDT+TVS+síun“:

Fyrsta stig (GDT): ábyrgur fyrir yfir 90% af orkulosun, með mikilli þrýstingsmótstöðu og miklu straumflæði, en hæg viðbrögð;
Stig 2 (TVS): Hröð viðbrögð við leifum toppa, nákvæm klemma við IC viðunandi svið;
Þriðja stig (síun): Sía af π - gerð sem samanstendur af segulperlum og keramikþéttum er notuð til að bæla há-hljóð.
Halda skal nægilegri skriðfjarlægð (meira en eða jafnt og 2 mm) á milli mismunandi stiga til að forðast há-spennubrot á yfirborði PCB.

3. Skipulag og hagræðing hitaleiðni
Raðið nálægt tengiinngangi: Dragðu úr sníkjuvirki raflagna. Fyrir hverja 1nH aukningu á inductance mun auka spennufall myndast við mikla di/dt bylgju;
Verndarjörð kopartengingar fyrir stórt svæði (PGND): Mælt er með að hafa raflagnabreidd meiri en eða jafnt og 20 mil til að forðast bylstrauma sem fara í gegnum stafræna jarðplanið;
Hönnun hitaleiðni: Bæta skal hitaleiðni í gegnum fylki fyrir neðan há-sjónvörp (eins og SMC, DO-201 umbúðir) og nota ætti hitaleiðandi sílikonfeiti ef þörf krefur.