Sut i leihau sŵn yn y cyflenwad pŵer offer meddygol trwy deuodau?

一, Olrhain Sŵn: Her Sŵn Cyflenwad Pŵer Meddygol
Daw sŵn cyflenwad pŵer offer meddygol yn bennaf o dri dimensiwn:

Sŵn cynhenid ​​dyfeisiau: Mae'r llawr sŵn sylfaenol yn cynnwys sŵn ergyd, sŵn thermol, a sŵn 1/f o ddyfeisiau pŵer fel deuodau a MOSFETs. Er enghraifft, pan fo deuodau Schottky â thuedd o chwith, bydd eu cynhwysedd cyffordd a'u anwythiad parasitig yn cynhyrchu osgiliadau amledd uchel, gan ffurfio brigau sŵn yn yr ystod amledd o 0.1-100MHz.
Newid sŵn: Mewn topolegau pŵer ynysig fel flyback a LLC, gall proses adfer deuodau pŵer yn ôl gynhyrchu ymyrraeth electromagnetig cryf (EMI). Gan gymryd cyflenwad pŵer diffibriliwr meddygol penodol fel enghraifft, gall ei ddeuod unionydd allbwn gynhyrchu pigau foltedd o hyd at 50V/ns yn ystod adferiad gwrthdro, gan arwain at crychdonni allbwn o hyd at 200mV.
Ymyrraeth a gynhelir: Bydd ymchwydd, gollyngiad electrostatig (ESD) a digwyddiadau eraill ar ddiwedd mewnbwn y prif gyflenwad pŵer yn cael eu cynnal i du mewn yr offer trwy'r llinell bŵer. Mae safon IEC 60601-1 yn ei gwneud yn ofynnol i offer meddygol reoli cerrynt gollyngiadau cylchedau cynorthwyol cleifion o fewn 10 μ A yn ystod profion cerrynt cyswllt, sy'n gosod gofynion llym ar atal sŵn blaen blaen y cyflenwad pŵer.
2, matrics technoleg lleihau sŵn Deuod
1. Optimization nodwedd adfer gwrthdroi
Mewn trawsnewidwyr DC-DC ynysig, gall defnyddio deuodau adfer cyflym (FRDs) neu ddeuodau Schottky carbid silicon (SiC) leihau sŵn newid yn sylweddol. Er enghraifft, mewn cyflenwad pŵer diagnostig uwchsain cludadwy, yn lle'r deuod adfer gwibgyswllt traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon- (UFRD) gyda deuod SiC Schottky:

Gostyngodd amser adfer o chwith o 35ns i 5ns
Lleihawyd crychdonni allbwn o 150mV i 45mV
Cynyddodd effeithlonrwydd 3.2 pwynt canran
Mae cryfder maes dadelfennu critigol uchel (3MV/cm) deuodau SiC yn eu gwneud yn fwy manteisiol mewn cymwysiadau foltedd uchel. Yn y generadur foltedd X{3}}pelydr uchel- o beiriannau CT meddygol, gall defnyddio arae deuod SiC Schottky 650V leihau colled adfer gwrthdro 80% a chyflawni sefydlogrwydd foltedd allbwn o ± 0.01%.

2. Arae deuod atal sŵn
Ar gyfer atal sŵn amledd uchel, gellir adeiladu rhwydwaith byffer gwrthydd cynhwysydd deuod (DCR). Mewn cyflenwad pŵer symbylydd niwral y gellir ei fewnblannu, mae cylched byffer 10 Ω/100pF RC wedi'i chysylltu'n gyfochrog ar draws y deuod unionydd allbwn:

Osgiliadau -amledd uchel wedi'u hatal dros 10MHz
Lleihau'r dwysedd sŵn allbwn o 15nV / √ Hz i 3nV / √ Hz
Bodloni gofynion IEC 60601-1 ar gyfer cydnawsedd electromagnetig dyfeisiau mewnblanadwy
Ateb mwy datblygedig yw defnyddio modiwl atal sŵn integredig. Er enghraifft, gall yr arae deuod cyfres TLN201 a lansiwyd gan Tianling Arrow Company gyflawni:

8kV amddiffyn mellt
100dB gwanhau EMI
0.1 μ Rheolydd cerrynt gollyngiadau
3. technoleg ynysu cyplu optoelectroneg
Mewn cyflenwadau pŵer meddygol sydd angen ynysu trydanol, gall y cyfuniad o deuodau allyrru golau (LEDs) a photodiodes mewn optocouplers gyflawni ynysu llwyr rhwng signalau a chyflenwadau pŵer. Gan gymryd cyflenwad pŵer ynysig monitor meddygol penodol fel enghraifft:

Mabwysiadu optocoupler Avago HCPL-0631
Foltedd ynysu hyd at 5kVrms
Cynyddodd y gymhareb gwrthod modd cyffredin (CMRR) i 120dB
Rheoli'r cerrynt gollyngiadau yn y terfynellau mewnbwn ac allbwn o fewn 0.1 μ A
Mae'r ynysu digidol newydd yn torri ymhellach trwy gyfyngiad lled band optocouplers traddodiadol. Mae ynysydd ADuM5401 ADI yn defnyddio technoleg cyplu magnetig i gyflawni ynysu 5kV tra'n cefnogi cyfradd ddata 2Mbps, gyda defnydd pŵer yn gostwng 60% o'i gymharu ag optocouplers traddodiadol.

3, Dadansoddiad senario cais nodweddiadol
1. dyfeisiau meddygol cludadwy
Mewn dyfeisiau sy'n cael eu pweru gan fatri fel mesuryddion glwcos gwaed ac uwchsain cludadwy, mae angen i leihau sŵn deuod gydbwyso effeithlonrwydd a gofod. Mae ocsimedr blaen bysedd penodol yn mabwysiadu'r cynllun canlynol:

Terfynell fewnbwn: deuod TVS SMBJ5.0CA ar gyfer amddiffyn ESD (rhyddhau cyswllt ± 15kV)
Proses unioni: deuod Schottky deuol BAT54S yn lleihau colled dargludiad (VF)= 0.2V@1A )
Terfynell allbwn: deuod clamp BAV99 yn cyfyngu gorfoltedd i -0.5V ~ 3.8V
Mae'r datrysiad hwn yn galluogi'r ddyfais i reoli'r crychdonni allbwn o fewn 10mV ac ymestyn oes y batri 20% o dan gyflenwad pŵer batri 1.8V.

2. Offer delweddu meddygol manwl uchel
Mewn offer mawr fel MRI a CT, mae sŵn cyflenwad pŵer yn effeithio'n uniongyrchol ar ansawdd delweddu. Mae cyflenwad pŵer mwyhadur graddiant MRI 3.0T penodol yn defnyddio:

Cyfuniad deuod SiC MOSFET a SiC Schottky
Rhwydwaith byffer DCR aml-lefel
Strwythur cysgodi brechdan ffoil copr ferrite ffoil copr
Gwireddu sefydlogrwydd foltedd allbwn o ± 0.005% a graddiant maes magnetig crychdonni o<0.01%, meeting the requirements of DICOM standard for imaging uniformity.

3. Dyfeisiau meddygol mewnblanadwy
Mewn dyfeisiau mewnblanadwy fel rheolyddion calon a symbylyddion nerfau, mae angen i leihau sŵn deuodau fodloni gofynion biocompatibility a defnydd pŵer isel iawn. Mae cyflenwad pŵer symbylydd niwral dolen gaeedig penodol yn defnyddio:

Ffotodiode cerrynt gollyngiadau isel gyda thriniaeth passivation arwyneb
0402 deuod TVS wedi'i becynnu ar gyfer amddiffyn ESD
Mae cylched bias deinamig yn lleihau'r defnydd o bŵer statig
Ymestyn bywyd gwaith y ddyfais i dros 10 mlynedd o dan gyflenwad pŵer batri ïon lithiwm 3.7V, a chwrdd â safon biocompatibility ISO 10993.