מהם היתרונות של יישום מקביל של דיודות במכשור רפואי?

1, הסחה והרחבה נוכחית: פריצת מגבלת הביצועים של צינור בודד
הדרישות ליכולת העיבוד הנוכחית של מכשירים רפואיים נעשות מחמירות יותר ויותר. לדוגמה, דפיברילטורים ניידים צריכים לעמוד במאות אמפר של זרם במהלך פריקת מתח גבוה-, בעוד שדיודות צינור בודד מוגבלות על ידי חומרים ותהליכים, והזרם הנקוב שלהם הוא בדרך כלל רק כמה עשרות אמפר. על ידי הקבלה של דיודות מרובות, ניתן להשיג חלוקת סופרפוזיציה ליניארית של זרם. אם לוקחים שלוש דיודות במקביל כדוגמה, כל צינור צריך לשאת רק -שליש מהזרם הכולל, ובכך למנוע את הסיכון של בריחת תרמית הנגרמת מעומס יתר של צינור בודד.

פרמטרים טכניים מרכזיים:

תכנון שיתוף זרם: יש צורך לבחור דיודות מאותו דגם עם סטייה של פחות מ- 5% במתח המצב (Vf) כדי להבטיח חלוקה אחידה של הזרם. לדוגמה, במודול הזיהוי הפוטואלקטרי של מנתח דם, ארבע דיודות זרם דליפה נמוך BAS70 מחוברות במקביל כדי לשלוט על שגיאת הזרם הכוללת בתוך ± 2%.
אפקט צימוד תרמי: ליבות צינור מקבילות יוצרות נתיב תרמי דרך המצע או גוף הקירור, ומאפיין מקדם הטמפרטורה השלילי (NTC) מפחית אוטומטית את העומס הנוכחי של צינורות בטמפרטורה גבוהה-. נתונים ניסויים מראים שכאשר טמפרטורת הסביבה עולה מ-25 מעלות ל-85 מעלות, סטיית ההתפלגות הנוכחית של צינורות מקבילים מצטמצמת מ-15% ל-3%.
מקרי יישום בתעשייה:

סורק CT: גלאי ה-X- שלו משתמש ב-16 דיודות SS14 Schottky במקביל, ומפחית את שיא הזרם מ-200A ל-12.5A/שפופרת. במקביל, באמצעות עיצוב פיזור חום של מצע נחושת, הטמפרטורה של ליבת הצינור מתייצבת מתחת ל-60 מעלות.
מכשיר קולי נייד: במעגל יצירת הדופק, שלוש דיודות מתג מהירות 1N4148 גבוהות- מחוברות במקביל כדי לקצר את זמן העלייה מ-5ns ל-1.8ns, ועומדות בדרישות של העברת אותות-תדר גבוה.
2, שיפור אמינות: בניית מערכת הגנה מיותרת
מאפיין אפס סובלנות של מכשירים רפואיים לתקלות מחייב מעגלים קריטיים בעלי יכולות סובלנות לתקלות. החיבור המקביל של דיודות משפר משמעותית את אמינות המערכת באמצעות עיצוב מיותר. כאשר צינור מסוים נכשל עקב פגמים בייצור או הזדקנות, הצינורות הנותרים יכולים להמשיך לשאת את העומס הנוכחי כדי למנוע השבתת ציוד.

אימות מודל מהימנות:

שיפור MTBF: כאשר שיעור הכשל בצינור בודד הוא λ, שיעור הכשל של המערכת המקבילה n-צינור יורד ל-λ/n. לדוגמה, במעגל הגנת הקלט של אלקטרוקרדיוגרף, נעשה שימוש בתכנון מקבילי צינור כפול כדי להאריך את הזמן הממוצע בין תקלות (MTBF) מ-50000 שעות ל-100000 שעות.
עקרון הירידה: עבור דיודות עם מקדם טמפרטורה שלילי גדול מ-2mV/K, יש להוריד את דירוג הזרם הכולל ל-80% מדרוג הצינור הבודד. לאחר אימוץ אסטרטגיה זו, שיעור הכשל במעגל ההגנה על הסוללה במותג מסוים של משאבת אינסולין ירד ב-67%.
מקרי תרגול בתעשייה:

מכשיר הדמיית תהודה מגנטית: מגבר השיפוע שלו משתמש ב-24 דיודות MBR2045CT Schottky במקביל. תחת גל זרם מתמשך של 10kA, גם אם 3 צינורות נכשלים, המערכת עדיין יכולה לשמור על קיבולת פלט של 87.5%.
מקור אור קר אנדוסקופ: אספקת חשמל כפולה מושגת על ידי חיבור מקביל של שני UVLED. כאשר מקור האור הראשי נכשל, מקור האור הגיבוי יכול לעבור אוטומטית תוך 10 מיקרון שניות כדי להבטיח שדה ראייה כירורגי ברור מתמשך.
3, אופטימיזציה של פונקציות: יישם דרישות מעגל ספציפיות
חיבור דיודה מקביל לא משמש רק לעיבוד זרם בסיסי, אלא יכול גם לעמוד בדרישות הפונקציונליות המיוחדות של מכשירים רפואיים באמצעות עיצוב שילוב. לדוגמה, במעגלי זיהוי אותות, דיודות מקבילות עם פרמטרים שונים יכולות להרחיב את הטווח הדינמי; במודול ניהול החשמל, דיודות שוטקי מקבילות יכולות להפחית את הפסדי ההולכה.

תרחישי יישום אופייניים:

זיהוי טווח דינמי רחב:
בצג רוויון חמצן בדם, שתי פוטו-דיודות בעלות ספים שונים מחוברות במקביל: האחת מזהה אותות אור חלשים (כגון פעימות קפילריות), והשנייה מזהה אותות אור חזקים (כגון הפרעות לאור הסביבה). חלץ אותות יעילים דרך מעגלי הגברה דיפרנציאליים והרחיב את הטווח הדינמי מ-40dB ל-70dB.
מיתוג כוח בהפסד נמוך:
מודול השעון האמיתי-(RTC) משתמש בדיודות Schottky כפולות קתודה משותפות BAT54C במקביל כדי להשיג מעבר אוטומטי בין סוללות ההפעלה של המערכת ללחצן. מפל המתח הנמוך במיוחד של 0.22V- קדימה מאריך את חיי הסוללה פי שלושה, ועומד על צורכי ההמתנה של ציוד רפואי למשך עד 10 שנים.
דיכוי רעש בתדר גבוה:
במעגל הפריקה של הדפיברילטור, שלוש דיודות מתג BAV99 במהירות גבוהה- מחוברות במקביל ליצירת מסנן מסוג π -, המפחית את שיא ההפרעות האלקטרומגנטיות (EMI) מ-50dB μV ל-30dB μV, בהתאם לתקן IEC 60201 בטיחות רפואית חשמלית-1-1.
4, מגמות ואתגרים בתעשייה
עם הפיתוח של מכשירים רפואיים לקראת מזעור ואינטליגנציה, טכנולוגיית דיודות מקבילות עומדת בפני הזדמנויות ואתגרים חדשים:

חדשנות חומרית: דיודות מבוססות גליום ניטריד (GaN) - יושמו במעגל הנהג של בדיקה בתדר גבוה של מכשירים קוליים ניידים עם מהירות מיתוג של 100V/ns ומפלת מתח נמוכה במיוחד של 0.1V.
עיצוב משולב: דיודות Schottky כפולות ארוזות SOT-23 שהושקו על ידי יצרנים כגון Qiangmao משלבות שבבים מקבילים לתוך שבבים בגודל 0.8 מ"מ × 0.8 מ"מ כדי לענות על הצרכים של מכשירים קטנים במיוחד כגון צמידים חכמים.
אופטימיזציה של ניהול תרמי: על ידי שימוש בחומרי שינוי פאזה (PCM) וטכנולוגיית פיזור חום מיקרו-ערוצית, עליית הטמפרטורה של דיודות מקבילות בזרם של 100A מופחתת מ-15 מעלות ל-5 מעלות, מה שמשפר משמעותית את אמינות הציוד.