Conas a chuidíonn dé-óidí le voltas i dtrealamh leighis a chobhsú?

一, Prionsabal lárnach dé-óid rialtóir voltais: inrialaitheacht réigiún miondealaithe droim ar ais
Is gléas acomhal PN é dé-óid Zener a mhonaraítear trí phróiseas speisialta, agus is é an príomhthréith atá aige ná an voltas tairiseach sa réigiún droim ar ais. Murab ionann agus gnáth-óid, nuair a shroicheann an voltas droim ar ais an luach ríthábhachtach (voltas miondealaithe), méadaíonn sruth dé-óid rialtóir voltais go mór, ach tá an voltas ag an dá cheann fós gan athrú go bunúsach. Déanann an tréith seo comhpháirt rialtóir voltais idéalach é.

1. Anailís ar Mheicníochtaí Fisiceacha
Miondealú acomhal PN: Nuair a sháraíonn an voltas droim ar ais an voltas miondealaithe, tá neart an réimse leictrigh taobh istigh den acomhal PN leordhóthanach chun go bhféadfaidh na hiompróirí muirir (leictreoin agus poill) go leor fuinnimh a fháil, rud a fhágann ianú imbhuailte agus líon mór iompróirí muirir a fhoirmiú, rud a fhágann méadú tobann ar an sruth.
Miondealú inrialaithe: Trí dhópáil ábhair agus dearadh struchtúrach, tá miondealú dé-óid rialtóra voltais inchúlaithe. Chomh fada is nach sáraíonn an reatha an luach rátáilte, is féidir leis an bhfeiste a saintréithe bunaidh a athbhunú tar éis an voltas droim ar ais a bhaint.
Raon rialacháin voltais: Is gnách go mbíonn luach rialacháin voltais (Vz) dé-óid rialtóir voltais idir 2.4V agus 200V, a chlúdaíonn leibhéil voltais éagsúla a theastaíonn ó threalamh leighis.
2. Dearadh ciorcad rialtóir voltais
De ghnáth úsáidtear dé-óid Zener i sraith le friotóirí teorannacha reatha chun ciorcad rialtóir voltas cineál comhthreomhar a dhéanamh. Is é seo a leanas a phrionsabal oibre:

Nuair a mhéadaíonn an voltas: Má mhéadaíonn an voltas ionchuir (Usr), méadaíonn an voltas ualaigh (Usc) freisin. Tarlaíonn miondealú droim ar ais ar an dé-óid rialtóra voltais, rud a fhágann go bhfuil méadú géar ar an sruth agus méadú ar an titim voltais ar fud an fhriotóra teorannaithe reatha, rud a fhritháireamh an t-ardú in Usr agus ag cothabháil cobhsaíocht an USC.
Nuair a laghdaítear an voltas: má laghdaítear Usr, laghdaítear Usc, laghdaítear sruth an dé-óid rialtóra voltais, laghdaítear titim voltais an fhriotóra teorannaithe reatha, rud a fhritháireamh an laghdú ar Usr agus cobhsaíocht Usc a chothabháil.
Nuair a athraíonn an t-ualach: má mhéadaíonn an t-ualach atá ann faoi láthair, méadóidh titim voltais an fhriotóra teorannaithe reatha, agus laghdaítear Usc. Laghdaíonn sruth an dé-óid rialtóra voltais, laghdaítear titim voltais an fhriotóra theorannúcháin reatha, agus fanann an Usc cobhsaí.
Príomhpharaiméadair: Dá lú an fhriotaíocht dhinimiciúil (Rz), is mó an fhriotaíocht theorannú reatha (R), agus is airde cobhsaíocht an voltais aschuir. Mar shampla, i electrocardiograph, trí úsáid a bhaint as dé-óid rialtóir voltais 2CW52 (Vz=6.2V) i gcomhar le friotóir teorannú reatha 100 Ω is féidir an raon luaineachta voltais ionchuir a chomhbhrú ó ± 20% go ± 1%, ag cinntiú cruinneas fála comhartha.

2, Cásanna iarratais tipiciúla i dtrealamh leighis
1. Feistí leighis iniompartha: tomhaltas ísealchumhachta agus iontaofacht ard a chothromú
I bhfeistí cosúil le méadair glúcóis fola agus tóireadóirí ultrafhuaime iniompartha, tá dé-óid Schottky (cosúil le BAT54S) tar éis éirí mar an rogha tosaíochta le haghaidh nasc frith-aisiompaithe agus cobhsú voltais mar gheall ar a dtitim ísealvoltais chun tosaigh (0.15-0.45V) agus tréithe aistrithe tapa. Mar shampla:

Cosaint nasc in aghaidh droim ar ais: Ceangail dé-óid Schottky go comhthreomhar ag an teirminéal ionchuir cumhachta. Nuair a dhéantar an polaraíocht chumhachta a aisiompú, déanfaidh an dé-óid droim ar ais agus a ghearradh amach, ag blocáil an chosáin reatha agus ag cosc ​​​​ar chuaird inmheánach ó dhó amach.
Roghnú cosán cumhachta: I gcóras soláthair cumhachta ceallraí dé, aistrítear na príomhfhoinsí cumhachta agus cúltaca go huathoibríoch trí dé-óid chun soláthar cumhachta leanúnach a chinntiú. Mar shampla, glacann múnla áirithe de mhonatóir iniompartha nasc comhthreomhar dé BAT54S chun dearadh iomarcaíochta cumhachta a bhaint amach, a fhéadfaidh oibriú a choinneáil fós i gcás teip ceallraí aonair.
2. Trealamh leighis ardchumhachta: friotaíocht tionchair agus leas iomlán a bhaint as cobhsaíocht
I ngléasanna ar nós dífhibrileoirí agus sceana leictreacha ardmhinicíochta, is gá déileáil le borrthaí ardsrutha neamhbhuan. Ag an bpointe seo, déantar dé-óidí aisghabhála tapa (FRDanna) agus dé-óid chomhdhúile sileacain (SiC) a bheith ina gcomhpháirteanna tábhachtacha:

Ciorcad luchtaithe dífhibrileora: Úsáidtear modúl MBR30200PT Schottky (30A/200V), le ham aisghabhála droim ar ais (trr) níos lú ná 5ns, a fhéadfaidh cosc ​​a chur ar spící voltais de bharr moill lasc dé-óid le linn luchtaithe agus toilleoirí ardvoltais a chosaint ó bhriseadh róvoltais.
Céim aschuir scian leictreach ardmhinicíochta: ag baint úsáide as dé-óid C6D10065A SiC Schottky (100A/650V), cinntíonn a titim ísealvoltais chun tosaigh (1.5V) agus tréithe friotaíochta ardteochta (teocht acomhal 175 céim) go laghdaítear tomhaltas cumhachta an dé-óid féin 60% le linn 1MHz ard-ghearradh minicíochta, agus díghrádú feidhmíochta á sheachaint ag an am céanna.
3. Uirlisí leighis beachtais: sláine na gcomharthaí agus dearadh frith-idirghabhála
I bhfeistí cosúil le electrocardiographs agus electroencephalographs, tá gá le cosc ​​​​dian torainn chun comharthaí lag bithleictreacha a fháil. Ag an bpointe seo, tá dearadh comhoibríoch fótadiodes agus dé-óidí cosanta ríthábhachtach:

Leithlisiú cúplála optoelectronic: Sa chainéal ionchuir comhartha, úsáidtear optocoupler 6N137 chun aonrú leictreach a bhaint amach agus chun cur isteach modh coitianta a bhlocáil trí chomhshó fótaileictreach dé-óid. Mar shampla, méadaíonn múnla áirithe de electroencephalograph an impedance ionchuir go 10M Ω trí chúpláil fhótaileictreach, agus sroicheann an cóimheas diúltaithe mód coitianta (CMRR) 120dB.
Cosaint ESD: Ag an gcomhéadan braiteora, dé-óid Schottky ESD5D150TA comhthreomhar le sruth íseal sceite (<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, Réiteach nuálaíoch cobhsaithe voltais: Dearadh comhoibríoch dé-óid agus comhpháirteanna eile
1. Ciorcad cosanta ilchodach: dé-óid + dé-óid TVS
Sa mhodúl tarchuir íomhá de ionscóp leighis, glactar le scéim chosanta ilchodach de "Dé-óid Schottky + dé-óid TVS" chun róvoltas neamhbhuan de bharr stailceanna tintreach nó leictreachas statach a chosc:

Dé-óid Schottky: comhthreomhar ceangailte leis an teirminéal ionchuir cumhachta, ag soláthar cosaint frith-aisiompaithe laethúil.
Dé-óid TVS: sraith ceangailte leis an líne comhartha, a am freagartha ultra-tapa (<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. Féin-chosaint aisghabhála: dé-óid+teirmeasóir PTC
I gciorcad luchtaithe feistí leighis inchaite (cosúil le bráisléid chliste), glactar le scéim um chosaint féin-aisghabhála de "teirmeastar dé-óid Schottky + PTC":

Dé-óid Schottky: cuireann sé cosc ​​ar nasc droim ar ais ceallraí agus úsáid á baint as a saintréithe titim ísealvoltais chun caillteanais luchtaithe a laghdú.
Teirmeastóir PTC: sraith ceangailte leis an gcosán muirir, nuair a sháraíonn an sruth an tairseach, méadóidh luach friotaíochta PTC go géar, rud a chuireann teorainn leis an sruth; Tar éis fabhtcheartaithe, filleann PTC go huathoibríoch go stát friotaíocht íseal gan gá le comhpháirteanna a athsholáthar.
3. Réiteach dé-óid idéalach: comhtháthú agus faisnéis
Agus an tóir a bhí ar ábhair leathanbhanda, tá dé-óid chomhtháite idéalacha (amhail LM66100DCK) anois mar an rogha tosaíochta do threalamh leighis ardleibhéil. Is é seo a leanas a phrionsabal oibre:

Soláthar oiriúntóra cumhachta: Dínasc aschur CINEÁL-C trí scoite inmheánach PMOS.
CINEÁL-Soláthar cumhachta C: Aschur voltas 5V trí sheoladh inmheánach PMOS.
Ceallraí faoi thiomáint: Nuair a bhíonn poitéinseal 0V ag pointe A agus pointe C araon, seolann an PMOS inmheánach agus soláthraíonn an ceallraí cumhacht don ualach.
Tá na buntáistí a bhaineann le cosaint chuimsitheach, laghdú brú íseal, friotaíocht inmheánach íseal, agus giniúint teasa íseal ag an réiteach seo, agus úsáidtear go forleathan é i ultrafhuaime iniompartha, endoscope agus trealamh eile.