मेडिकल वेंटिलेटर में डायोड सर्किट सुरक्षा की रक्षा कैसे करते हैं?

1, एंटी रिवर्स कनेक्शन सुरक्षा: बिजली के गलत कनेक्शन के जोखिम को रोकना
उच्च परिशुद्धता वाले चिकित्सा उपकरण के रूप में, यदि वेंटिलेटर का पावर इनपुट टर्मिनल परिचालन त्रुटियों के कारण उलट जाता है, तो इससे सर्किट शॉर्ट सर्किट, घटक बर्नआउट, या यहां तक ​​कि उपकरण पक्षाघात भी हो सकता है। अपनी यूनिडायरेक्शनल चालकता के माध्यम से, डायोड का उपयोग कम लागत और अत्यधिक विश्वसनीय एंटी रिवर्स सुरक्षा सर्किट बनाने के लिए किया जा सकता है।

विशिष्ट अनुप्रयोग मामले:
पोर्टेबल वेंटिलेटर के पावर इनपुट सिरे पर, एंटी रिवर्स सुरक्षा प्राप्त करने के लिए एक श्रृंखला शोट्की डायोड (जैसे SK210) का उपयोग किया जाता है। इस डायोड में 0.85V का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और 100V का पीक रिवर्स वोल्टेज है। जब बिजली आपूर्ति के सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनलों को उलट दिया जाता है, तो डायोड कट जाता है, जिससे वर्तमान पथ अवरुद्ध हो जाता है और बाद के सर्किट को नुकसान से बचाया जाता है। हालाँकि श्रृंखला कनेक्शन योजना में 0.7-1V का वोल्टेज ड्रॉप लॉस होता है, शोट्की डायोड की कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप विशेषता बिजली की खपत को काफी कम कर देती है, विशेष रूप से कम वोल्टेज और उच्च करंट वाले पोर्टेबल उपकरणों के लिए उपयुक्त है।

अनुकूलन योजना:
उच्च-शक्ति वाले वेंटिलेटर के लिए, एनएमओएस ट्रांजिस्टर और वोल्टेज रेगुलेटर डायोड के संयोजन वाले एक एंटी रिवर्स सर्किट का उपयोग किया जा सकता है। जब बिजली की आपूर्ति सकारात्मक रूप से जुड़ी होती है, तो NMOS ट्रांजिस्टर का गेट वोल्टेज डिवाइडर अवरोधक के माध्यम से टर्नऑन वोल्टेज प्राप्त करता है। संचालन के बाद, आंतरिक प्रतिरोध केवल मिलिओम रेंज में होता है, और वोल्टेज ड्रॉप को नजरअंदाज किया जा सकता है; उलटने पर, एनएमओएस ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, जिससे फॉल्ट करंट पूरी तरह से अलग हो जाता है। यह समाधान कम बिजली की खपत और उच्च विश्वसनीयता को संतुलित करता है, और उच्च अंत चिकित्सा उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

2, क्षणिक वोल्टेज दमन: बिजली के हमलों और बिजली के उतार-चढ़ाव का विरोध करें
ऑपरेशन के दौरान वेंटिलेटर को बिजली से प्रेरित उछाल और ग्रिड वोल्टेज में अचानक परिवर्तन जैसे क्षणिक उच्च वोल्टेज प्रभावों का सामना करना पड़ सकता है, और ये पल्स ऊर्जा संवेदनशील घटकों में प्रवेश कर सकती है, जिससे उपकरण विफलता हो सकती है। क्षणिक वोल्टेज दमन डायोड (टीवीएस) हिमस्खलन ब्रेकडाउन प्रभाव के माध्यम से नैनोसेकंड में वोल्टेज को सुरक्षित स्तर पर दबा सकते हैं।

मुख्य पैरामीटर और चयन:
उदाहरण के तौर पर SMBJ33CA को लेते हुए, इसका रिवर्स कट ऑफ वोल्टेज 33V है, ब्रेकडाउन वोल्टेज रेंज 36.7{7}}42.2V है, अधिकतम क्लैंप वोल्टेज 53.3V है, और पीक पल्स करंट 11.3A है। वेंटिलेटर के पावर सर्किट में, टीवीएस डायोड एक कुंजी नोड (जैसे डीसी-डीसी कनवर्टर के इनपुट टर्मिनल) के समानांतर जुड़ा हुआ है। जब वोल्टेज ब्रेकडाउन सीमा से अधिक हो जाता है, तो टीवीएस तेजी से संचालन करता है, ओवरवॉल्टेज ऊर्जा को कम प्रतिबाधा पथ के माध्यम से जमीन पर छोड़ता है, जिससे बाद के सर्किट को नुकसान से बचाया जाता है।

बहु स्तरीय सुरक्षा प्रणाली:
उच्च अंत वेंटिलेटर आमतौर पर गैस डिस्चार्ज ट्यूब (जीडीटी), वैरिस्टर (एमओवी), और टीवीएस से युक्त तीन -स्तरीय सुरक्षा वास्तुकला का उपयोग करते हैं। जीडीटी का उपयोग हजारों वोल्ट बिजली की हड़ताल ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए किया जाता है, एमओवी सैकड़ों वोल्ट बिजली के उतार-चढ़ाव को दबाता है, और टीवीएस नैनोसेकंड क्षणिक दालों को संसाधित करके मोटे से बारीक तक एक सुरक्षात्मक श्रृंखला बनाता है, जो चरम वातावरण में उपकरणों की स्थिरता सुनिश्चित करता है।

3, सिग्नल सीमित करना और सुधार: जैविक सिग्नल अधिग्रहण की सटीकता सुनिश्चित करना
वेंटिलेटर सेंसर के माध्यम से मरीजों से श्वसन वायु प्रवाह और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति जैसे कमजोर जैविक संकेतों को एकत्र करता है, जिसका आयाम आमतौर पर मिलीवोल्ट रेंज में होता है। यदि सिग्नल ट्रांसमिशन के दौरान उच्च आवृत्ति शोर या वोल्टेज स्पाइक्स मिश्रित होते हैं, तो यह डेटा विरूपण का कारण बन सकता है या गलत अलार्म भी ट्रिगर कर सकता है। डायोड सीमित और सुधारात्मक कार्यों के माध्यम से सिग्नल पथ को प्रभावी ढंग से शुद्ध कर सकता है।

सीमित सर्किट डिजाइन:
श्वसन वायुप्रवाह सेंसर के सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट में, बैक{0}}से-बैक डायोड (जैसे 1N4148) का उपयोग लिमिटर्स के निर्माण के लिए किया जाता है। जब इनपुट सिग्नल डायोड चालन वोल्टेज (लगभग 0.7V) से अधिक हो जाता है, तो बाद के परिचालन एम्पलीफायर की संतृप्ति से बचने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा को क्लैंप किया जाता है। यह योजना विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के कारण होने वाली चरम दालों को दबा सकती है और यह सुनिश्चित कर सकती है कि सिग्नल आयाम एक सुरक्षित सीमा के भीतर है।

पूर्ण तरंग सुधार अनुप्रयोग:
जैविक संकेतों के लिए जिनके लिए पूर्ण मूल्य प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है (जैसे छाती प्रतिबाधा श्वसन निगरानी), परिचालन एम्पलीफायरों और डायोड से बना एक पूर्ण तरंग सुधार सर्किट का उपयोग किया जा सकता है। यह सर्किट डायोड की यूनिडायरेक्शनल चालकता के माध्यम से एसी सिग्नल को एकध्रुवीय सिग्नल में परिवर्तित करता है, जबकि पारंपरिक डायोड सुधार सर्किट में वोल्टेज ड्रॉप त्रुटियों को खत्म करने और सिग्नल अधिग्रहण सटीकता में सुधार करने के लिए परिचालन एम्पलीफायरों की उच्च इनपुट प्रतिबाधा विशेषताओं का उपयोग करता है।

4, तापमान मुआवजा और वोल्टेज स्थिरीकरण: जटिल कार्य वातावरण के लिए अनुकूलित
वेंटिलेटर को -20 डिग्री से 50 डिग्री की विस्तृत तापमान सीमा के भीतर संचालित करने की आवश्यकता हो सकती है, और तापमान परिवर्तन से घटक पैरामीटर बहाव हो सकता है, जिससे सर्किट स्थिरता प्रभावित हो सकती है। डायोड की तापमान गुणांक विशेषताओं का उपयोग तापमान क्षतिपूर्ति सर्किट के निर्माण के लिए किया जा सकता है, जबकि वोल्टेज स्थिरीकरण डायोड के माध्यम से महत्वपूर्ण नोड्स पर निरंतर वोल्टेज बनाए रखा जा सकता है।

तापमान क्षतिपूर्ति मामला:
वेंटिलेटर प्रेशर सेंसर के सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट में, तापमान परिवर्तन के साथ सेंसर आउटपुट के विचलन की भरपाई के लिए एक नकारात्मक तापमान गुणांक (जैसे 1N829) वाला एक डायोड एक अवरोधक के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। जब तापमान बढ़ता है, तो डायोड का वोल्टेज ड्रॉप कम हो जाता है। वोल्टेज डिवाइडर अवरोधक के माध्यम से परिचालन एम्पलीफायर के इनपुट वोल्टेज को समायोजित करके, माप सटीकता सुनिश्चित करने के लिए सेंसर संवेदनशीलता में कमी के प्रभाव को ऑफसेट किया जाता है।

वोल्टेज नियामक सर्किट डिजाइन:
वेंटिलेटर नियंत्रण सर्किट के 5V बिजली आपूर्ति नोड के लिए, एक सटीक वोल्टेज नियामक सर्किट के निर्माण के लिए एक TL431 समायोज्य वोल्टेज नियामक डायोड का उपयोग किया जाता है। TL431 कैथोड करंट को समायोजित करके निर्धारित मूल्य (जैसे 5.0V ± 1%) पर आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करता है, और इसमें पावर रिपल और लोड ट्रांसिएंट के कारण वोल्टेज के उतार-चढ़ाव को दबाने के लिए तेज़ प्रतिक्रिया विशेषताएँ होती हैं, जो डिजिटल सर्किट के लिए स्वच्छ शक्ति प्रदान करती हैं।