Sut mae deuodau yn atal ymchwyddiadau cerrynt mewn monitorau arwyddion hanfodol?

一, Risg ymchwydd cyfredol mewn dyfeisiau monitro arwyddion hanfodol
Mae modiwlau craidd y ddyfais monitro arwyddion hanfodol yn cynnwys synwyryddion ffotodrydanol, cylchedau caffael potensial bio-electrig, ac unedau rheoli pŵer. Daw'r risg ymchwydd presennol yn bennaf o'r senarios canlynol:

Terfynell mewnbwn pŵer: Yn ystod gweithrediad tonnau prif gyflenwad neu wefru a gollwng batri, gall pigau foltedd dros dro fod yn fwy na gwerth gwrthsefyll foltedd yr offer, gan arwain at ddadansoddiad cylched.
Rhyngwyneb synhwyrydd: Mae ffotodiodes (synwyryddion PPG) yn agored i ymyrraeth golau amgylcheddol neu ollyngiad electrostatig wrth dderbyn signalau golau adlewyrchiedig, gan achosi gorlwytho signal.
Caffael potensial bio-electrig: Pan ddaw electrodau ECG i gysylltiad â'r croen, gall foltedd uchel dros dro gael ei gynhyrchu gan drydan statig dynol neu ymyrraeth electromyograffeg, a all niweidio'r rhagamlysydd.
Cyflenwad pŵer newid amledd uchel: Gall trawsnewidyddion DC mewnol-DC achosi canu foltedd ac ymyrraeth electromagnetig (EMI) oherwydd nodweddion adfer gwrthdro deuod gwael yn ystod y newid.
2, Egwyddor dechnegol graidd deuod i atal ymchwydd cyfredol
1. Atal Foltedd Dros Dro (TVS): "falf diogelwch" gydag ymateb lefel nanosecond
Mae deuodau TVS yn dargludo'n gyflym pan fydd y foltedd yn uwch na'r foltedd chwalu (Vbr) trwy nodweddion ampere folt aflinol, gan glampio'r gorfoltedd i ystod ddiogel. Mae ei amser ymateb mor isel ag 1ps, a all amsugno egni dros dro yn effeithiol fel trawiadau mellt ac ESD. Er enghraifft, yn y gylched gyrrwr LED o ocsimedr pwls, gall deuod TVS deugyfeiriadol (fel SMAJ5.0A) atal pigau foltedd positif a negyddol ar yr un pryd, gan amddiffyn y ffotodiode rhag sioc electrostatig.

2. Optimization nodwedd adfer gwrthdroi: dileu sŵn switsh
Mae deuodau adfer cyflym (FRDs) a deuodau Schottky yn lleihau ffonio foltedd mewn cyflenwadau pŵer newid amledd uchel trwy fyrhau'r amser adfer o chwith (TRR). Er enghraifft, yn y trawsnewidydd DC-DC o gylched caffael ECG, deuod Schottky MBR30200PT (trr<5ns) is used to avoid the superposition of reverse current and MOSFET turn off process, reduce EMI interference, and ensure the purity of ECG signal.

3. Amddiffyniad cyfyngu cyfredol: cychwyn meddal a rheolaeth thermol
Cysylltwch thermistor NTC mewn cyfres â'r derfynell mewnbwn pŵer, a defnyddiwch ei werth gwrthiant uchel oer (fel 5 Ω ar gyfer y model 5D-9 ar 25 gradd) i gyfyngu ar y cerrynt ymchwydd pan gaiff ei bweru ymlaen. Ar ôl i'r cerrynt gynhesu, mae'r gwerth gwrthiant yn gostwng i<1 Ω, achieving soft start. For example, a certain model of portable monitor adopts an NTC+relay combination scheme to suppress the impulse current of 220V AC input from 300A to 60A, with a reduction of over 80%.

4. Clampio a sefydlogi foltedd: diogelu cylchedau sensitif
Mae deuodau Zener yn darparu foltedd cyfeirio sefydlog ar gyfer mwyhaduron potensial bio-electrig trwy gysondeb y foltedd yn y rhanbarth dadansoddiad gwrthdro. Er enghraifft, mae cyfres sglodion AD8233 yn integreiddio deuod rheoleiddiwr foltedd yn fewnol, a all gywasgu ystod amrywiad foltedd mewnbwn y gylched ymhelaethu signal ECG o ± 20% i ± 1%, gan sicrhau cywirdeb canfod cyfradd curiad y galon.

3, Senarios cais nodweddiadol ac atebion
1. Diogelu synhwyrydd ffotoplethysmography (PPG).
Yn yr ocsimedr, mae'r LED coch (660nm) a'r LED isgoch (940nm) yn allyrru golau am yn ail, ac mae'r ffotodiode yn derbyn y golau adlewyrchiedig ac yn ei drawsnewid yn signal trydanol. Er mwyn atal effaith ESD, dylid cysylltu deuod TVS deugyfeiriadol (fel P6SMB15CA) yn gyfochrog â'r rhyngwyneb synhwyrydd, gyda foltedd clampio o 15V, a all amsugno ± 8kV o egni rhyddhau electrostatig. Ar yr un pryd, mae deuodau Schottky (fel BAT54S) wedi'u cysylltu mewn cyfres yn y gylched gyrru LED i leihau'r defnydd o bŵer trwy ddefnyddio eu cwymp foltedd ymlaen isel (0.15V) ac osgoi diraddio oes LED a achosir gan gerrynt gormodol.

2. Diogelu cylched caffael potensial bioelectrig ECG
Pan ddaw electrodau ECG i gysylltiad â'r croen, gall trydan statig dynol gynhyrchu miloedd o folt o foltedd dros dro. Trwy gyfochrog â deuodau TVS (fel SMAJ12CA) wrth y mewnbwn electrod, gellir clampio'r foltedd i lai na 12V, gan amddiffyn y rhagamlydd (fel AD8221) rhag difrod. Yn ogystal, defnyddir cylched unionydd pont + cyfuniad thermistor NTC ar y pen mewnbwn pŵer i atal y cerrynt ymchwydd a achosir gan amrywiad y don prif gyflenwad a sicrhau sefydlogrwydd caffael signal ECG.

3. rheoli pŵer dyfais gludadwy
Mewn monitorau cludadwy fel breichledau smart, mae angen i'r gylched gwefru a gollwng batri ymdopi ag ymchwyddiadau cerrynt uchel dros dro. Trwy ddefnyddio deuodau SiC Schottky (fel C6D10065A) yn lle deuodau silicon traddodiadol, mae'r amser adfer gwrthdro yn agos at sero, a all leihau colledion newid o 60% a gwrthsefyll cerrynt dros dro o 100A, gan osgoi difrod caledwedd a achosir gan or-godi batri neu gylchedau byr. Yn ogystal, mae deuod amddiffyn ESD (fel ESD5D150TA) wedi'i integreiddio yn y rhyngwyneb codi tâl USB i ollwng trydan statig ± 15kV ac amddiffyn y sglodyn gwefru mewnol.