Bagaimanakah diod boleh mencapai perlindungan arus lebih dalam peralatan perubatan?

一, Prinsip asas perlindungan arus lebih diod
Matlamat teras perlindungan arus lebih adalah untuk menghadkan kerosakan arus tidak normal kepada komponen litar, dan diod mencapai fungsi ini melalui ciri-ciri berikut:

Kekonduksian satu arah: Diod hanya membenarkan arus mengalir dari anod ke katod, menyekat arus terbalik. Ciri ini menjadikannya komponen teras untuk perlindungan anti songsang. Contohnya, dalam terminal input kuasa probe ultrabunyi mudah alih, diod Schottky selari (seperti SS14) boleh menghalang aliran balik semasa yang disebabkan oleh kekutuban terbalik bekalan kuasa dan mengelakkan kelesuan litar dalaman.
Ciri kejatuhan voltan ke hadapan: Apabila arus melalui diod, kejatuhan voltan lebih kurang 0.2V (diod Schottky) kepada 0.7V (diod simpang PN silikon) dijana pada kedua-dua hujungnya. Dengan menggunakan ciri ini, litar pengehad arus boleh direka bentuk. Sebagai contoh, dalam modul kuasa robot pembedahan, berbilang diod penerus 1N4007 disambung secara bersiri untuk mengehadkan arus keluaran maksimum melalui superposisi susut voltan dan mengelakkan beban berlebihan motor.
Ciri pecahan terbalik: Apabila voltan terbalik melebihi voltan pecahnya, diod Zener akan memasuki keadaan stabil, mengapit voltan dalam julat yang selamat. Ciri ini digunakan secara meluas dalam perlindungan komposit overvoltage/arus lebih peralatan perubatan. Sebagai contoh, dalam penguat medan magnet kecerunan pengimejan resonans magnetik (MRI), diod Zener berfungsi bersama dengan fius. Apabila arus melebihi ambang, diod Zener rosak dan mengalir, mencetuskan fius cair dan memutuskan litar.
2, Senario aplikasi biasa dalam peralatan perubatan
1. Peranti perubatan mudah alih: mengimbangi penggunaan kuasa yang rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi
Diod Schottky lebih disukai dalam peranti seperti meter glukosa darah dan elektrokardiograf mudah alih kerana penurunan voltan hadapan yang rendah (0.15-0.45V). Sebagai contoh, model tertentu meter glukosa darah menggunakan tatasusunan diod Schottky dwi BAT54S untuk mencapai fungsi berikut:

Perlindungan sambungan anti terbalik: selari disambungkan ke terminal input kuasa. Apabila kekutuban kuasa diterbalikkan, diod akan terbalik dan terputus, menyekat laluan semasa.
Pemilihan laluan kuasa: Dalam sistem bekalan kuasa bateri dwi, ​​sumber kuasa utama dan sandaran ditukar secara automatik melalui diod untuk memastikan bekalan kuasa berterusan.
Perlindungan mengehadkan semasa: disambungkan secara bersiri dengan litar pemacu motor, menggunakan penurunan voltan untuk mengehadkan arus permulaan dan mengelakkan lonjakan arus apabila motor dikunci.
2. Peralatan perubatan berkuasa tinggi: rintangan hentaman dan pengoptimuman kestabilan
Dalam peranti seperti defibrilator dan -pisau elektrik frekuensi tinggi, adalah perlu untuk menangani lonjakan arus tinggi sementara. Pada ketika ini, diod pemulihan pantas (FRD) dan diod silikon karbida (SiC) menjadi komponen utama:

Litar pengecasan defibrilator: Modul MBR30200PT Schottky (30A/200V) digunakan, dengan masa pemulihan terbalik (trr) kurang daripada 5ns, yang boleh menghalang pancang voltan yang disebabkan oleh kelewatan suis diod semasa mengecas dan melindungi kapasitor voltan tinggi-dari kerosakan voltan lampau.
Peringkat keluaran pisau elektrik frekuensi tinggi: menggunakan diod C6D10065A SiC Schottky (100A/650V), kejatuhan voltan hadapan rendah (1.5V) dan ciri rintangan suhu tinggi (suhu simpang 175 darjah) memastikan penggunaan kuasa diod sendiri dikurangkan sebanyak 60% semasa 1MHz tinggi-kemerosotan prestasi yang disebabkan oleh kemerosotan frekuensi yang berlebihan.
3. Instrumen perubatan ketepatan: integriti isyarat dan reka bentuk anti-gangguan
Dalam peranti seperti elektrokardiograf dan elektroensefalograf, pemerolehan isyarat bioelektrik yang lemah memerlukan penindasan bunyi yang ketat. Pada ketika ini, reka bentuk kerjasama fotodiod dan diod pelindung menjadi penting:

Pengasingan gandingan optoelektronik: Dalam saluran input isyarat, optocoupler 6N137 digunakan untuk mencapai pengasingan elektrik dan menyekat gangguan mod biasa melalui penukaran fotoelektrik diod.
Perlindungan ESD: Pada antara muka penderia, selari ESD5D150TA diod Schottky dengan arus bocor yang rendah (<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, Reka bentuk inovatif: Perlindungan kolaboratif bagi diod dan komponen lain
1. Litar perlindungan komposit: diod+TVS diod
Dalam modul penghantaran imej endoskop perubatan, skim perlindungan komposit "Diod Schottky+TVS" diguna pakai untuk mengelakkan voltan lampau sementara yang disebabkan oleh kilat atau elektrik statik:

Diod Schottky: selari disambungkan ke terminal input kuasa, memberikan perlindungan anti songsang harian.
Diod TVS: siri disambungkan kepada garis isyarat, masa tindak balas ultra pantasnya (<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. Perlindungan pemulihan diri: diod+PTC termistor
Dalam litar pengecasan peranti perubatan boleh pakai (seperti gelang pintar), skim perlindungan pemulihan diri "Schottky diod+termistor PTC" diguna pakai:

Diod Schottky: menghalang sambungan terbalik bateri sambil menggunakan ciri penurunan voltan rendahnya untuk mengurangkan kehilangan pengecasan.
Termistor PTC: siri disambungkan ke laluan pengecasan, apabila arus melebihi ambang, nilai rintangan PTC meningkat secara mendadak, mengehadkan arus; Selepas menyelesaikan masalah, PTC secara automatik kembali kepada keadaan rintangan rendah tanpa perlu menggantikan komponen.