Sut gall dyfeisiau gwisgadwy meddygol amddiffyn eu batris trwy ddeuodau?

1, mecanwaith amddiffyn craidd deuodau
1. gwrthdroi blocio presennol: atal cylched byr batri a cholli ynni
Rhaid i derfynell allbwn batri dyfeisiau gwisgadwy meddygol (fel breichledau smart a monitorau glwcos gwaed parhaus) gyfyngu'n llym ar gyfeiriad y cerrynt. Os yw'r cerrynt yn llifo i'r gwrthwyneb oherwydd methiant cylched, gall achosi cylched byr batri, gwresogi, neu hyd yn oed ffrwydrad. Ar y pwynt hwn, deuodau Schottky (fel SS14, SS110) yw'r dewis a ffefrir ar gyfer blocio cerrynt gwrthdro oherwydd eu gostyngiad mewn foltedd ymlaen isel (0.2-0.3V) a nodweddion newid cyflym. Ei egwyddor waith yw:

Dargludiad ymlaen: Pan fydd y batri yn cael ei ollwng yn normal, mae'r deuod mewn cyflwr gwrthiant isel ac mae'r cerrynt yn pasio'n esmwyth;
Toriad gwrthdro: Os yw'r cerrynt yn ceisio llifo i'r gwrthwyneb, mae'r deuod yn mynd i mewn i gyflwr rhwystriant uchel yn gyflym, gan rwystro'r llwybr presennol.
Er enghraifft, mae model penodol o freichled smart yn defnyddio deuod SS14 ochr yn ochr â therfynell allbwn y batri. Yn y prawf cerrynt cefn, cyfyngwyd y cerrynt yn llwyddiannus i lai na 0.1 μ A, ymhell islaw'r trothwy diogelwch batri.

2. Diogelu overvoltage: Atal ymchwyddiadau codi tâl ac effeithiau ESD
Mae gan offer meddygol ofynion llym ar gyfer cydweddoldeb electromagnetig (EMC), a gall rhyngwynebau gwefru neu drydan statig dynol gynhyrchu foltedd uchel dros dro (hyd at filoedd o foltiau), a all dreiddio i sglodion rheoli batri (BMS). Gall deuodau atal foltedd dros dro (TVS) fel SMBJ5.0CA a SLESD5V0LED02 glampio'r foltedd i ystod ddiogel o fewn amser ps trwy effaith chwalu Zener

Foltedd clampio: Pan fydd deuod TVS yn profi dadansoddiad gwrthdro, mae'n cyfyngu'r foltedd i werth rhagosodedig (fel clampio'r deuod i 10V mewn system 5V);
Gwrthiant deinamig isel: Mae'r gwrthiant deinamig nodweddiadol (RDYN) yn is na 0.5 Ω, gan sicrhau gostyngiad foltedd y gellir ei reoli o dan gerrynt uchel;
Cynhwysedd cyffordd isel: Er enghraifft, dim ond 0.28pF yw cynhwysedd cyffordd SLESD5V0LED02 i osgoi ystumio signal amledd uchel.
Mae electrocardiograff cludadwy yn mabwysiadu rhyngwyneb codi tâl amddiffyn deuod SMBJ5.0CA, ac yn llwyddo i wrthsefyll ymchwydd cyfredol brig 30A mewn prawf ESD IEC 61000-4-2 heb unrhyw annormaleddau swyddogaethol.

3. Gor-dâl / Gor-ryddhau Amddiffyn: Ymestyn Bywyd Beic Batri
Overcharging (voltage>4.2V) neu or-ollwng (foltedd<2.5V) of lithium-ion batteries can accelerate electrode material aging and even cause thermal runaway. Zener diodes (such as BZX85C series) can be used in conjunction with MOSFETs to construct precision protection circuits:

Diogelu overcharge: Pan fydd y foltedd batri yn codi i'r trothwy, mae'r deuod rheoleiddiwr foltedd yn dargludo, gan sbarduno'r MOSFET i dorri'r gylched codi tâl i ffwrdd;
Amddiffyniad gor-ollwng: Mae'r foltedd yn cael ei fonitro trwy wrthydd rhannwr foltedd. Pan fo'r foltedd yn is na'r gwerth diogel, mae'r deuod rheoleiddiwr foltedd yn dargludo ac mae'r cylched agored yn cael ei datgysylltu.
Ar ôl mabwysiadu'r ateb hwn, cynyddwyd bywyd cylch batri brand penodol o bwmp inswlin o 500 gwaith i dros 2000 o weithiau, a gostyngwyd y gyfradd fethiant 80%.

2, Senarios cais nodweddiadol a dylunio cylched
1. dyfais gwisgadwy codi tâl amddiffyn rhyngwyneb
Mae dyfeisiau gwisgadwy meddygol (fel clytiau clyfar) fel arfer yn defnyddio rhyngwynebau gwefru micro USB neu magnetig, sy'n agored i ESD a foltedd ymchwydd. Yn ystod y dyluniad, mae angen cysylltu deuodau TVS yn gyfochrog ar y llinellau data / pŵer, er enghraifft:

D1 / D2: SMBJ5.0CA, Amddiffyn y llinyn pŵer 5V;
D3 / D4: SLESD5V0LED02, Diogelu llinellau trosglwyddo data (fel I2C, SPI).
Mae'r math hwn o ddyluniad yn sicrhau y gall yr offer barhau i weithredu'n sefydlog mewn amgylcheddau llaith a chwyslyd, gan fodloni safon diogelwch trydanol meddygol IEC 60601-1.

2. Gwrthdroi amddiffyn pecyn batri
Mewn senarios lle mae batris lluosog wedi'u cysylltu mewn cyfres (fel diffibrilwyr), os caiff un batri ei wrthdroi, gall achosi cylched byr yn y pecyn batri cyfan. Ar yr adeg hon, mae angen cysylltu deuodau Schottky (fel BAV21W) yn gyfochrog ar ddau ben pob batri, gyda foltedd gwrth-wrthdroi o hyd at 200V a foltedd gwrthsefyll ymlaen wedi'i ostwng i 0.3V, sydd nid yn unig yn osgoi colli ynni ond hefyd yn atal rhediad thermol a achosir gan gysylltiad gwrthdro.

3. isel pŵer wrth gefn amddiffyn
Mae dyfeisiau gwisgadwy meddygol angen-wrth gefn am dymor hir, a gall hunan-ollwng batri a cherrynt gollyngiad cylched fyrhau oes y batri. Trwy gysylltu deuod cerrynt gollyngiadau isel (fel BAS70) mewn cyfres ag allbwn y batri, gellir lleihau'r cerrynt wrth gefn o 10 μ A i lai na 0.1 μ A, gan ymestyn amser defnydd y ddyfais yn sylweddol.

3, Tueddiadau a Heriau'r Diwydiant
1. Cymhwyso deunyddiau bandgap eang
Mae deuodau sy'n seiliedig ar Gallium nitride (GaN) wedi dechrau cael eu defnyddio mewn dyfeisiau gwisgadwy meddygol oherwydd eu nodweddion amledd uchel ac effeithlonrwydd. Er enghraifft, mae gan deuodau GaN Schottky 90% yn fyrrach o amser adfer gwrthdroi (trr) na dyfeisiau sy'n seiliedig ar silicon, a all leihau colled ynni mewn cylchedau gwefru a gwella dygnwch dyfeisiau.

2. Dyluniad integredig
Er mwyn lleihau maint y ddyfais, mae deuodau'n cael eu hintegreiddio â sglodion BMS ac unedau rheoli pŵer (PMUs). Er enghraifft, mae datrysiad sglodion sengl a lansiwyd gan wneuthurwr penodol yn integreiddio deuodau TVS, deuodau rheolydd foltedd, a MOSFETs i becyn 0.8mm × 0.8mm i ddiwallu anghenion dyfeisiau bach iawn fel modrwyau clyfar.

3. Cydbwyso defnydd pŵer isel a dibynadwyedd uchel
Mae offer meddygol yn sensitif i ddefnydd pŵer, ond ar yr un pryd mae angen iddo fodloni gofynion dibynadwyedd uchel. Mae angen i deuodau yn y dyfodol dorri trwodd i'r cyfarwyddiadau canlynol:

Gostyngiad foltedd ymlaen is: megis defnyddio technoleg Super Junction i leihau gostyngiad foltedd deuodau Schottky i lai na 0.1V;
Foltedd gwrthdro uwch: Datblygu deuodau micro gyda foltedd gwrthsefyll o dros 100V i ddiwallu anghenion offer meddygol pŵer uchel;
Swyddogaeth amddiffyn deallus: Cyfuno synwyryddion ac algorithmau i addasu paramedrau deuod yn ddeinamig a gwneud y gorau o effeithiau amddiffyn.