Kako uporabiti diode v medicinski izolacijski zaščiti?

一, Osnovno načelo izolacijske zaščite je blokiranje električnih poti in zatiranje širjenja motenj
Glavni cilj medicinske izolacije električne energije je prekiniti neposredno električno povezavo med pacientovim tokokrogom in električnim omrežjem ter preprečiti, da bi tok uhajanja prešel skozi človeško telo in povzročil mikro električne udare (dovoljena vrednost manjša ali enaka 10 μA). Dioda doseže izolacijsko zaščito z naslednjim mehanizmom:

Enosmerna prevodnost, ki blokira povratni tok: Pri izoliranem napajalniku so diode kombinirane s komponentami, kot so transformatorji in optični spojniki, da tvorijo enosmerno tokovno pot. Na primer, v povratnem pretvorniku izhodna dioda dovoljuje tok samo od sekundarja transformatorja do bremena, s čimer blokira povratni tok in prepreči, da bi napake na omrežni strani vplivale na vezje bolnika.
Prehodna prenapetost za dušenje napetosti v sponkah: Diode za dušenje prehodne napetosti (TVS) se lahko odzovejo na dogodke prenapetosti v nanosekundah in napetost učvrstijo na varno raven. Na koncu vnosa električne energije medicinske opreme lahko diode TVS absorbirajo motnje, kot so udari strele in hitri električni prehodi (EFT), ter ščitijo spodnji tokokrog pred visokonapetostnimi udarci.
Optoelektronska izolacija za prenos signala: svetleča -dioda in fotodioda v optičnem sklopniku prenašata električne signale prek optičnih signalov, pri čemer popolnoma izolirata električne povezave med vhodnimi in izhodnimi priključki. Na primer, v izolirani napravi za elektrokardiogram optični sklopnik pretvori pacientov površinski električni signal v optični signal, ki se nato obnovi v električni signal, da se odpravijo motnje tal.
2, Tipičen scenarij uporabe: Popolna pokritost scene od operacijskih sob do prenosnih naprav
1. Izolacijski napajalni sistem za operacijsko sobo
Zdravstvene ustanove razreda II, kot so operacijske sobe, morajo sprejeti sisteme IT (način neozemljenega napajanja) in zgraditi varno napajalno omrežje z izolacijskimi transformatorji, napravami za nadzor izolacije in alarmnimi terminali. Dioda ima v tem sistemu dvojno vlogo:

Izolacija povratnega pretvornika: V izoliranem pretvorniku DC/DC diode in transformatorji delujejo skupaj, da dosežejo vhodno{0}}izhodno izolacijo. Na primer, čip Lingli Te LT8300 sklepa o izhodni napetosti z zaznavanjem glavne priključne napetosti transformatorja in lahko doseže izolacijsko povratno informacijo brez potrebe po optičnih sklopnikih, kar poenostavi zasnovo in izboljša zanesljivost.
Zaščita pred napako izolacije: Ko pride do napake izolacije ozemljitve na sekundarni strani izolacijskega transformatorja, vezje diodnih sponk omeji tok uhajanja na raven mikroamperov, da se izogne ​​nevarnosti električnega udara za bolnika. Istočasno naprava za nadzor izolacije sproži alarm s spremljanjem sprememb izolacijskega upora, kar zagotavlja kirurško varnost.
2. Napajalna zaščita za prenosne medicinske pripomočke
Prenosni monitorji, infuzijske črpalke in druga oprema morajo delovati stabilno v zapletenih elektromagnetnih okoljih, diode pa zagotavljajo zaščito z naslednjimi metodami:

Zaščita pred elektrostatičnimi razelektritvami: Na poti pridobivanja signala EKG dioda SMBJ5.0CA TVS ujame napetost elektrostatične razelektritve na varno raven in ščiti ojačevalnike instrumentov z visoko vhodno impedanco pred poškodbami. Njegov odzivni čas doseže pikosekundno raven, kar lahko učinkovito zmanjša človeško statično elektriko (± 15 kV) in statično elektriko, ki nastane zaradi trenja opreme.
Zaščita pred povratno napetostjo: V solarnem fotovoltaičnem pomožnem napajalnem sistemu diode preprečujejo povratni tok omrežnega toka v fotovoltaično ploščo, s čimer preprečijo poškodbe opreme. Na primer, ponoči ali v oblačnih dneh lahko izklopna karakteristika diode blokira povratni tok, kar zagotavlja varnost pretvornika.
3. Energetski nadzor visoko-frekvenčne kirurške opreme
Visokofrekvenčni električni noži, naprave za lasersko terapijo in druga oprema zahtevajo natančno kontrolo izhodne energije, diode pa zagotavljajo zaščito z naslednjimi mehanizmi:

Prosti tek diode za hitro obnovitev (FRD): V tokokrogih motornega pogona FRD zagotavlja pot povratnega toka, ko je rele izklopljen, absorbira energijo povratne elektromotorne sile motorja in ščiti napajalne naprave pred napetostnimi sunki. Njegov povratni čas obnovitve je bil skrajšan na 20 ns, kar je 30 % bolj učinkovito od tradicionalnih silicijevih diod.
Laserska regulacija moči: z uporabo diode za hitro obnovitev in MOSFET-a za oblikovanje preklopnega vezja se prevodni kot diode prilagodi za nadzor pogonskega toka laserske diode, s čimer se doseže neprekinjena nastavljiva izhodna moč, hkrati pa se prepreči poškodba laserja zaradi prevelikega toka.
3, Izbira tehnologije in strategija optimizacije: uravnoteženje zmogljivosti, stroškov in zanesljivosti
1. Ujemanje parametrov naprave
Izbira diode TVS: Upoštevati je treba parametre, kot so največja vpenjalna napetost (VC), najmanjša prebojna napetost (VBR) in največja impulzna moč (PPP). Na primer, v vhodnem tokokrogu 220 V AC je treba izbrati diode TVS z Vbr, večjim ali enakim 600 V, in PPP, večjim ali enakim 600 W, da se zagotovi varnost opreme pri udaru strele (valovna oblika 8/20 μs).
Odporna napetost izolacijske diode: V izoliranem napajalniku mora biti vzvratna vzdržna napetost diode 1,5-krat višja od sekundarne napetosti transformatorja. Na primer, v izhodnem sistemu 48 V je treba izbrati Schottky diode z obratno vzdržljivo napetostjo, večjo ali enako 100 V, da se izognete razpadu napetosti.
2. Topološka inovacija
Večnivojska zaščitna arhitektura: s sprejetjem tri-nivojske zaščite »GDT+MOV+TVS«, GDT absorbira primarno prenapetostno energijo, MOV duši vmesno prenapetost, TVS zaklene preostalo napetost in korak za korakom doseže dušenje energije. Na primer, pri napajalnikih medicinskih rentgenskih aparatov lahko ta arhitektura zmanjša udarno napetost strele z 8 kV na varno raven.
Integrirani zaščitni modul: izberite niz diod TVS ali zaščitni modul ESD, da zmanjšate prostor na PCB. Niz TVS serije Littelfuse SP1003 lahko na primer integrira štiri zaščite signalov na enem čipu, kar zmanjša vpliv parazitske kapacitivnosti na-hitre signale.
3. Toplotno upravljanje in izboljšanje zanesljivosti
Zasnova odvajanja toplote: v-aplikacijah z visoko močjo morajo biti diode opremljene s toplotnimi odvodi ali toplotnimi odvodi. Na primer, v gradientnih ojačevalnikih za slikanje z magnetno resonanco (MRI) SiC Schottky diode odvajajo toploto skozi bakreno podlago, da zagotovijo temperaturo spoja pod 150 stopinj.
Redundantna zasnova: vzporedno več diod v kritičnih tokokrogih za izboljšanje tolerance sistemskih napak. V -visokonapetostnem polnilnem vezju kondenzatorja defibrilatorja so na primer dvojne diode TVS povezane vzporedno, da preprečijo okvaro opreme zaradi okvare ene točke.