Hvert er hlutverk díóða í lækningastraumbreytum?

1, Leiðrétting: kjarnahlutinn sem breytir riðstraumi í öruggan jafnstraum
Lækningastraumbreytir þurfa að breyta raforku (220V/50Hz AC) í lágspennu-jafnstraumsafl (eins og 5V, 12V) sem búnaðurinn þarfnast. Kjarnahlekkur þessa ferlis er leiðrétting og díóðan nær þessari virkni í gegnum brúarafriðunarrás. Brúarafriðlarrásin samanstendur af fjórum díóðum sem mynda „brúararminn“. Burtséð frá því hvort inntakið er jákvætt eða neikvætt hálfhring, geta báðir endar álagsins fengið púlsandi DC spennu með sömu pólun, tvöfaldað tíðnina í 100Hz, sem gefur grundvöll fyrir síðari síun.

Lykilfæribreytur og valkröfur:

Jákvætt spennufall (Vf): hefur bein áhrif á skilvirkni umbreytinga. Dæmigert gildi kísildíóða er 0,7V, en Schottky díóða getur verið allt niður í 0,3-0,5V. Í lágspennu- og hástraumsaðstæðum (svo sem flytjanlegum ómskoðunarbúnaði) geta Schottky díóður (eins og ESD3V3E0017LA) dregið verulega úr leiðnartapi.
Reverse Voltage Resistance (VRRM): Það þarf að ná yfir hámarksspennu rafveitunnar (311V) og bylgjuáhrif. Rafmagnsbreytir í læknisfræði nota venjulega díóða með þolspennu sem er meiri en eða jafnt og 600V (eins og GBJ2510) til að tryggja örugga notkun, jafnvel ef um er að ræða sveiflur í rafmagnsneti eða eldingar.
Reverse recovery time (trr): Under high-frequency switching, ordinary diodes with trr>1 μ s mun framleiða hámark í öfugum endurheimtarstraumi, auka tap og spennandi EMI truflun. Læknisaflgjafar þurfa að nota díóða með hraða bata (TRR<100ns) or Schottky diodes to reduce the interference of high-frequency noise on precision medical equipment (such as electrocardiographs).
2, spennustöðugleiki: lykill hlekkur til að tryggja stöðugleika framleiðsluspennu
Lækningabúnaður krefst mjög mikils aflstöðugleika. Til dæmis, innrennslisdælur krefjast nákvæmrar stjórnunar á flæðishraða og sveiflur í aflgjafaspennu þeirra þarf að stjórna innan ± 1%. Díóður taka þátt í spennustjórnun með eftirfarandi aðferðum:

Zener díóða (spennustillir): Með því að nota stöðuga spennu sem einkennir öfuga sundurliðunarsvæðið er hún tengd í röð við straumtakmarkandi viðnám til að mynda einfalda spennustillarrás. Í hjálparrásum lækningatækja með litlum-afli geta Zener díóður veitt stöðuga viðmiðunarspennu.
Schottky díóða og samstillt leiðréttingartækni: Í hátíðnirofi aflgjafa getur lágt framspennufall (0,3V) Schottky díóða (eins og 1N5819) dregið úr tapi á frjálshjóli, og þegar þau eru sameinuð með MOSFET til að ná samstilltri leiðréttingu, er hægt að bæta spennuafköst um 90%.
3, Verndun: kjarnaþátturinn til að byggja upp margar öryggisvarnir
Lækningabúnaður verður að uppfylla stranga öryggisstaðla eins og IEC 60601-1 og díóður gegna verndandi hlutverki í eftirfarandi tilfellum:

Vörn gegn öfugtengingu: Andstæðar samhliða díóður eru tengdar við inntaksenda aflgjafa til að koma í veg fyrir að notendur stinga óvart í aflgjafa og valda skemmdum á búnaði. Til dæmis, í aflgjafa hjartastuðtækisins, getur TVS díóða (eins og SMAJ15CA) fljótt leitt þegar öfugspenna fer yfir 15V, beina straumnum til jarðar og vernda innri hringrásina.
Yfirspennuvörn: Tímabundin háspenna (svo sem eldingar) frá rafmagni getur skemmt straumbreytinn. Viðbragðstími TVS díóða er minna en 1ns, sem getur klemmt bylgjuspennu á öruggt svið (svo sem innan 5V), sem tryggir að lækningatæki geti samt virkað venjulega í erfiðu umhverfi.
ESD vörn: Lækningabúnaður starfar í flóknu umhverfi með tíðum ESD atvikum. ESD verndardíóða (eins og ESD5V3U1UB-TC) þola ± 15kV lofthleðslu til að koma í veg fyrir bilun í búnaði af völdum rafstöðubilunar.
4, Hagræðing skilvirkni: lykiltækni til að bæta orkunýtingu skilvirkni
Orkunýtnikröfur fyrir lækningatæki verða sífellt strangari. Díóðan hámarkar skilvirkni straumbreytisins með eftirfarandi tækni:

Samstillt leiðréttingartækni: notar MOSFET með lágt viðnám til að koma í stað hefðbundinna díóða fyrir frjálst hjól, sem dregur úr leiðnartapi um meira en 90%. Til dæmis, í flytjanlegum skjáaflgjafa, getur samstillt leiðrétting aukið skilvirkni úr 85% í 92% og lengt endingu rafhlöðunnar.
Mjúk rofatækni: Sameinar hraða endurheimtardíóða (eins og MUR160) með ómunarásum til að ná núllspennurofi (ZVS) eða núllstraumsrofi (ZCS), draga úr rofatapi og bæta há-aflnýtni.
5, Sérstakar kröfur um díóða í læknisfræði
Kröfur fyrir díóða í lækningatækjum eru mun hærri en þær á sviði neytenda rafeindatækni, aðallega endurspeglast í:

Lágur lekastraumur: Lekastraumsmörk sjúklingsins (venjulegt ástand: DC<10 μ A, AC<100 μ A) requires a diode leakage current of<0.1 μ A at 25 ℃. Medical grade ESD diodes still require a leakage current of<0.5 μ A at high temperatures of 60 ℃.
Mikill áreiðanleiki: krefst AEC-Q101 vottunar (eins og 2.000 klukkustunda öfugsnúningsprófun á háum-hita, 150 gráður /80% málspennu) til að tryggja stöðugan rekstur við samfellda vinnuaðstæður.
Lífsamrýmanleiki: Tæki sem komast í beina snertingu við sjúklinga (svo sem ígræðanleg skynjaraviðmót) verða að uppfylla ISO 10993 staðalinn til að forðast efnisnæmi eða eiturhrif.
6, Dæmigert umsóknartilvik
Færanlegt aflgjafi fyrir ómskoðunargreiningartæki: samþykkir brúarafriðara+Schottky díóða (1N5819) kerfi til að ná fram lágum spennumun og leiðréttingu með mikilli skilvirkni. Ásamt samstilltri leiðréttingartækni er aflnýtingin aukin í 91%, sem uppfyllir langtímaþolskröfur í neyðartilvikum á vettvangi.
Rafstraumbreytir hjartastuðtækis: Innbyggt TVS díóða (SMAJ5.0CA) og ESD verndardíóða, staðist IEC 60601-1-2 EMC prófun til að tryggja stöðugt úttak við háspennu rafstuðpúls (5kV) áhrif, sem tryggir öryggi sjúklinga.
Rafmagnsstjórnun insúlíndælu: Spennustillarrás er smíðuð með Zener díóðu (1N4742A) til að veita stöðuga 3,3V viðmiðunarspennu fyrir örstýringuna, sem tryggir að nákvæmni insúlíngjafar verði ekki fyrir áhrifum af sveiflum í afl.