Какви са предимствата на паралелното приложение на диоди в медицински инструменти?

1, Текущо отклоняване и разширяване: пробиване на границата на производителност на една тръба
Изискванията за текущата способност за обработка на медицинските инструменти стават все по-строги. Например преносимите дефибрилатори трябва да издържат стотици ампери ток по време на разряд с високо-напрежение, докато диодите с една тръба са ограничени от материали и процеси и номиналният им ток обикновено е само няколко десетки ампера. Чрез успоредно свързване на множество диоди може да се постигне линейно суперпозиционно разпределение на тока. Като вземем за пример три паралелни диода, всяка тръба трябва да поеме само една-трета от общия ток, като по този начин се избягва рискът от термично изтичане, причинен от претоварване на една тръба.

Основни технически параметри:

Конструкция за споделяне на ток: Необходимо е да се изберат диоди от един и същи модел с отклонение по-малко от ± 5% в напрежението във включено състояние (Vf), за да се осигури равномерно разпределение на тока. Например, във фотоелектрическия модул за откриване на кръвен анализатор, четири BAS70 диода с нисък ток на утечка са свързани паралелно, за да контролират общата токова грешка в рамките на ± 2%.
Ефект на термично свързване: Сърцевините на паралелните тръби образуват термичен път през субстрата или радиатора, а характеристиката на отрицателния температурен коефициент (NTC) автоматично намалява текущото натоварване на високо-температурните тръби. Експерименталните данни показват, че когато температурата на околната среда се повиши от 25 градуса до 85 градуса, отклонението на разпределението на тока на паралелните тръби се намалява от 15% на 3%.
Случаи на приложение в индустрията:

CT скенер: Неговият рентгенов детектор използва 16 SS14 Шотки диода в паралел, намалявайки пиковия ток от 200 A на 12,5 A/тръба. В същото време, чрез конструкцията за разсейване на топлината на медния субстрат, температурата на сърцевината на тръбата се стабилизира под 60 градуса.
Преносим ултразвуков инструмент: Във веригата за генериране на импулси три високо-скоростни превключвателни диода 1N4148 са свързани паралелно, за да съкратят времето на нарастване от 5ns до 1,8ns, отговаряйки на изискванията за високо-честотно предаване на сигнала.
2, Подобряване на надеждността: Изграждане на резервна система за защита
Характеристиката на нулева толерантност на медицинските инструменти към грешки изисква критичните вериги да имат способности за устойчивост на грешки. Паралелното свързване на диоди значително подобрява надеждността на системата чрез резервен дизайн. Когато определена тръба се повреди поради производствени дефекти или стареене, останалите тръби могат да продължат да понасят текущия товар, за да се избегне спиране на оборудването.

Утвърждаване на модела за надеждност:

Подобрение на MTBF: Когато процентът на отказ на единична тръба е λ, процентът на отказ на n-тръбна паралелна система намалява до λ/n. Например във входната защитна верига на електрокардиограф се използва паралелен дизайн с двойна тръба за удължаване на средното време между отказите (MTBF) от 50 000 часа на 100 000 часа.
Принцип на намаляване на номиналните стойности: За диоди с отрицателен температурен коефициент, по-голям от 2mV/K, общият номинален ток трябва да бъде намален до 80% от номиналния ток на една тръба. След възприемането на тази стратегия процентът на отказ на защитната верига на батерията в определена марка инсулинова помпа намалява с 67%.
Случаи от индустрията:

Устройство за магнитно резонансно изображение: Неговият градиентен усилвател използва 24 MBR2045CT Шотки диода в паралел. При непрекъснат скок на тока от 10 kA, дори ако 3 тръби се повредят, системата все още може да поддържа 87,5% изходен капацитет.
Ендоскопски източник на студена светлина: двойно захранване се постига чрез паралелно свързване на два UVLED. Когато основният източник на светлина се повреди, резервният източник на светлина може автоматично да се превключи в рамките на 10 μs, за да осигури непрекъснато ясно хирургично зрително поле.
3, Оптимизиране на функцията: Изпълнете специфични изисквания за веригата
Диодната паралелна връзка не се използва само за основна обработка на тока, но може също да отговори на специалните функционални изисквания на медицинските инструменти чрез комбиниран дизайн. Например в схемите за откриване на сигнал паралелните диоди с различни параметри могат да разширят динамичния диапазон; В модула за управление на мощността паралелните диоди на Шотки могат да намалят загубите на проводимост.

Типични сценарии за приложение:

Откриване на широк динамичен обхват:
В монитора за насищане на кръвта с кислород два фотодиода с различни прагове са свързани паралелно: единият открива слаби светлинни сигнали (като капилярна пулсация), а другият открива силни светлинни сигнали (като смущения от околната светлина). Извлечете ефективни сигнали чрез вериги за диференциално усилване и разширете динамичния диапазон от 40dB до 70dB.
Превключване на мощност с ниски загуби:
Модулът-часовник за реално време (RTC) използва BAT54C двуканални диоди на Шотки с общ катод паралелно, за да постигне автоматично превключване между захранването на системата и батериите с бутони. Неговият ултра--нисък спад на напрежението от 0,22 V удължава живота на батерията три пъти, отговаряйки на нуждите на медицинско оборудване в режим на готовност до 10 години.
Потискане на високочестотния шум:
В разрядната верига на дефибрилатора три превключващи диода BAV99 с висока-скорост са свързани паралелно, за да образуват филтър тип π -, който намалява пиковите електромагнитни смущения (EMI) от 50dB μV до 30dB μV, в съответствие със стандарта за медицинска електрическа безопасност IEC 60601-1-2.
4, Тенденции и предизвикателства в индустрията
С развитието на медицинските инструменти към миниатюризация и интелигентност, диодната паралелна технология е изправена пред нови възможности и предизвикателства:

Иновация в материала: Базирани на галиев нитрид (GaN) - диоди са приложени към високо-честотната верига на драйвера на сондата на преносими ултразвукови инструменти със скорост на превключване от 100 V/ns и ултра-нисък спад на напрежението от 0,1 V.
Интегриран дизайн: SOT-23 опаковани двуканални диоди на Шотки, пуснати от производители като Qiangmao, интегрират паралелни чипове в 0,8 mm × 0,8 mm чипове, за да отговорят на нуждите на ултра малки устройства като интелигентни гривни.
Оптимизиране на термичното управление: Чрез използване на материали с фазова промяна (PCM) и микроканална технология за разсейване на топлината, повишаването на температурата на паралелни диоди при 100A ток се намалява от 15 градуса на 5 градуса, което значително подобрява надеждността на оборудването.