Kokie yra lygiagretaus diodų taikymo medicinos prietaisuose privalumai?

1, srovės nukreipimas ir išplėtimas: vieno vamzdžio veikimo ribos peržengimas
Reikalavimai dabartiniam medicinos instrumentų apdorojimo pajėgumui tampa vis griežtesni. Pavyzdžiui, nešiojamieji defibriliatoriai turi atlaikyti šimtų amperų srovę aukštos-įtampos išlydžio metu, o vieno vamzdžio diodus riboja medžiagos ir procesai, o jų vardinė srovė paprastai yra tik kelios dešimtys amperų. Lygiagrečiai sujungus kelis diodus, galima pasiekti tiesinį superpozicinį srovės pasiskirstymą. Kaip pavyzdį paėmus tris lygiagrečius diodus, kiekvienas vamzdis turi išlaikyti tik vieną-trečdalį visos srovės, taip išvengiant terminio nutekėjimo dėl vieno vamzdžio perkrovos.

Pagrindiniai techniniai parametrai:

Srovės dalijimosi konstrukcija: norint užtikrinti vienodą srovės pasiskirstymą, būtina pasirinkti to paties modelio diodus, kurių įjungimo būsenos įtampos (Vf) nuokrypis būtų mažesnis nei ± 5%. Pavyzdžiui, kraujo analizatoriaus fotoelektrinio aptikimo modulyje lygiagrečiai prijungti keturi BAS70 mažos nuotėkio srovės diodai, kad bendra srovės paklaida būtų valdoma ± 2% ribose.
Šiluminio sujungimo efektas: lygiagrečios vamzdžių šerdys sudaro šiluminį kelią per pagrindą arba šilumos kriaukle, o neigiama temperatūros koeficiento (NTC) charakteristika automatiškai sumažina dabartinę aukštos{0}temperatūros vamzdžių apkrovą. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad kai aplinkos temperatūra pakyla nuo 25 laipsnių iki 85 laipsnių, lygiagrečių vamzdžių srovės pasiskirstymo nuokrypis sumažėja nuo 15% iki 3%.
Pramonės taikymo atvejai:

KT skaitytuvas: jo rentgeno detektorius lygiagrečiai naudoja 16 SS14 Schottky diodų, todėl didžiausia srovė sumažėja nuo 200 A iki 12,5 A vienam vamzdžiui. Tuo pačiu metu dėl vario pagrindo šilumos išsklaidymo vamzdžio šerdies temperatūra stabilizuojama žemiau 60 laipsnių.
Nešiojamas ultragarsinis prietaisas: impulsų generavimo grandinėje lygiagrečiai sujungti trys 1N4148 didelio greičio jungiklio diodai, kad sutrumpėtų kilimo laikas nuo 5 ns iki 1,8 ns, atitinkantis aukšto dažnio signalo perdavimo reikalavimus.
2, Patikimumo didinimas: perteklinės apsaugos sistemos kūrimas
Dėl nulinės medicinos prietaisų gedimų tolerancijos reikalaujama, kad kritinės grandinės būtų atsparios gedimams. Lygiagretus diodų prijungimas žymiai pagerina sistemos patikimumą dėl perteklinės konstrukcijos. Kai tam tikras vamzdis sugenda dėl gamybos defektų ar senėjimo, likę vamzdžiai gali ir toliau nešti esamą apkrovą, kad būtų išvengta įrangos išjungimo.

Patikimumo modelio patvirtinimas:

MTBF patobulinimas: kai vieno vamzdžio gedimo dažnis yra λ, n-vamzdžių lygiagrečios sistemos gedimo dažnis sumažėja iki λ/n. Pavyzdžiui, elektrokardiografo įvesties apsaugos grandinėje naudojama dviejų vamzdžių lygiagreti konstrukcija, siekiant pailginti vidutinį laiką tarp gedimų (MTBF) nuo 50 000 valandų iki 100 000 valandų.
Sumažinimo principas: diodams, kurių neigiamas temperatūros koeficientas yra didesnis nei 2 mV/K, bendra srovė turėtų būti sumažinta iki 80 % vieno vamzdžio vardinės vertės. Priėmus šią strategiją, akumuliatoriaus apsaugos grandinės gedimų dažnis tam tikros prekės ženklo insulino pompoje sumažėjo 67%.
Pramonės praktikos atvejai:

Magnetinio rezonanso vaizdavimo instrumentas: jo gradiento stiprintuvas lygiagrečiai naudoja 24 MBR2045CT Schottky diodus. Esant nuolatiniam 10 kA srovės padidėjimui, net jei sugenda 3 vamzdžiai, sistema vis tiek gali išlaikyti 87,5 % išėjimo galią.
Endoskopo šaltos šviesos šaltinis: dvigubas maitinimas pasiekiamas lygiagrečiai prijungus du UVLED. Sugedus pagrindiniam šviesos šaltiniui, atsarginis šviesos šaltinis gali automatiškai persijungti per 10 μs, kad būtų užtikrintas nuolatinis aiškus chirurginio matymo laukas.
3, funkcijų optimizavimas: įgyvendinkite specifinius grandinės reikalavimus
Diodų lygiagreti jungtis naudojama ne tik pagrindiniam srovės apdorojimui, bet ir gali atitikti specialius funkcinius medicininių instrumentų reikalavimus dėl kombinuoto dizaino. Pavyzdžiui, signalų aptikimo grandinėse lygiagrečiai diodai su skirtingais parametrais gali išplėsti dinaminį diapazoną; Energijos valdymo modulyje lygiagretūs Schottky diodai gali sumažinti laidumo nuostolius.

Tipiški taikymo scenarijai:

Plataus dinaminio diapazono aptikimas:
Kraujo deguonies prisotinimo monitoriuje lygiagrečiai sujungti du skirtingų slenksčių fotodiodai: vienas aptinka silpnus šviesos signalus (pvz., kapiliarų pulsaciją), o kitas – stiprius šviesos signalus (pvz., aplinkos šviesos trukdžius). Išskleiskite efektyvius signalus per diferencinio stiprinimo grandines ir išplėskite dinaminį diapazoną nuo 40 dB iki 70 dB.
Mažo nuostolio galios perjungimas:
Tikrojo laiko Jo 0,22 V itin -žemas tiesioginės įtampos kritimas pailgina baterijos veikimo laiką tris kartus, o tai atitinka medicininės įrangos budėjimo režimo poreikius iki 10 metų.
Aukšto dažnio triukšmo slopinimas:
Defibriliatoriaus iškrovos grandinėje lygiagrečiai sujungti trys BAV99 didelės spartos -jungiklio diodai, suformuojant π - tipo filtrą, kuris pagal IEC 602601-1-2601 medicinos elektros saugos standartą sumažina didžiausius elektromagnetinius trukdžius (EMI) nuo 50 dB μ V iki 30 dB μ V.
4, Pramonės tendencijos ir iššūkiai
Tobulėjant medicininiams instrumentams miniatiūrizuoti ir išmanyti, diodų lygiagrečiai technologija susiduria su naujomis galimybėmis ir iššūkiais:

Medžiagų naujovė: Galio nitrido (GaN) - pagrindu pagaminti diodai buvo pritaikyti nešiojamų ultragarsinių prietaisų aukšto-dažnio zondo tvarkyklės grandinėje, kurios perjungimo greitis yra 100 V/ns, o itin žemas -tampos kritimas yra 0,1 V.
Integruotas dizainas: SOT-23 supakuoti dviejų kanalų Schottky diodai, kuriuos pristatė tokie gamintojai kaip Qiangmao, integruoja lygiagrečius lustus į 0,8 mm × 0,8 mm lustus, kad atitiktų ypač mažų įrenginių, tokių kaip išmaniosios apyrankės, poreikius.
Šilumos valdymo optimizavimas: naudojant fazių keitimo medžiagas (PCM) ir mikrokanalų šilumos išsklaidymo technologiją, lygiagrečių diodų temperatūros kilimas esant 100 A srovei sumažinamas nuo 15 laipsnių iki 5 laipsnių, o tai žymiai pagerina įrangos patikimumą.