मेडिकल पावर आइसोलेशन सुरक्षा में डायोड का उपयोग कैसे करें?

दूसरा, अलगाव संरक्षण का मुख्य सिद्धांत विद्युत मार्गों को अवरुद्ध करना और हस्तक्षेप प्रसार को दबाना है
मेडिकल पावर आइसोलेशन का मुख्य लक्ष्य रोगी के सर्किट और मुख्य बिजली के बीच सीधे विद्युत कनेक्शन को काटना है, जिससे लीकेज करंट को मानव शरीर से गुजरने और सूक्ष्म विद्युत झटके (स्वीकार्य मूल्य 10 μ A से कम या उसके बराबर) बनने से रोका जा सके। डायोड निम्नलिखित तंत्र के माध्यम से अलगाव सुरक्षा प्राप्त करता है:

यूनिडायरेक्शनल चालकता रिवर्स करंट को अवरुद्ध करती है: पृथक बिजली आपूर्ति डिजाइन में, डायोड को यूनिडायरेक्शनल करंट पथ बनाने के लिए ट्रांसफार्मर और ऑप्टोकॉप्लर जैसे घटकों के साथ जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, एक फ्लाईबैक कनवर्टर में, आउटपुट डायोड केवल ट्रांसफॉर्मर के सेकेंडरी से लोड तक करंट प्रवाहित करने की अनुमति देता है, रिवर्स करंट को रोकता है और रोगी सर्किट को प्रभावित करने से मुख्य पक्ष में दोषों को रोकता है।
क्लैंप वोल्टेज दमन क्षणिक ओवरवॉल्टेज: क्षणिक वोल्टेज दमन डायोड (टीवीएस) नैनोसेकंड में ओवरवॉल्टेज घटनाओं का जवाब दे सकते हैं और वोल्टेज को एक सुरक्षित स्तर पर क्लैंप कर सकते हैं। चिकित्सा उपकरणों के पावर इनपुट छोर पर, टीवीएस डायोड बिजली के झटके और इलेक्ट्रिकल फास्ट ट्रांसिएंट्स (ईएफटी) जैसे हस्तक्षेप को अवशोषित कर सकते हैं, जिससे डाउनस्ट्रीम सर्किट को उच्च वोल्टेज झटके से बचाया जा सकता है।
सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अलगाव: ऑप्टोकॉप्लर में प्रकाश उत्सर्जक डायोड और फोटोडायोड ऑप्टिकल सिग्नल के माध्यम से विद्युत सिग्नल संचारित करते हैं, इनपुट और आउटपुट टर्मिनलों के बीच विद्युत कनेक्शन को पूरी तरह से अलग करते हैं। उदाहरण के लिए, एक पृथक इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम मशीन में, ऑप्टोकॉप्लर रोगी की सतह के विद्युत सिग्नल को एक ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित करता है, जिसे फिर जमीनी हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए विद्युत सिग्नल में बहाल किया जाता है।
2, विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य: ऑपरेटिंग रूम से पोर्टेबल डिवाइस तक पूर्ण दृश्य कवरेज
1. ऑपरेटिंग रूम के लिए अलगाव बिजली आपूर्ति प्रणाली
क्लास II चिकित्सा सुविधाओं जैसे कि ऑपरेटिंग रूम को आईटी सिस्टम (अनग्राउंडेड पावर सप्लाई मोड) को अपनाना होगा और आइसोलेशन ट्रांसफार्मर, इन्सुलेशन मॉनिटरिंग डिवाइस और अलार्म टर्मिनलों के माध्यम से एक सुरक्षित बिजली आपूर्ति नेटवर्क का निर्माण करना होगा। डायोड इस प्रणाली में दोहरी भूमिका निभाता है:

फ्लाईबैक कनवर्टर अलगाव: एक पृथक डीसी/डीसी कनवर्टर में, डायोड और ट्रांसफार्मर इनपुट -आउटपुट अलगाव प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करते हैं। उदाहरण के लिए, लिंगली टी एलटी8300 चिप ट्रांसफार्मर के मुख्य टर्मिनल वोल्टेज का पता लगाकर आउटपुट वोल्टेज का अनुमान लगाती है, और ऑप्टोकॉप्लर की आवश्यकता के बिना अलगाव प्रतिक्रिया प्राप्त कर सकती है, डिजाइन को सरल बना सकती है और विश्वसनीयता में सुधार कर सकती है।
इन्सुलेशन दोष संरक्षण: जब आइसोलेशन ट्रांसफार्मर के द्वितीयक पक्ष पर ग्राउंड इन्सुलेशन दोष होता है, तो रोगी को बिजली के झटके के जोखिम से बचने के लिए डायोड क्लैंप सर्किट लीकेज करंट को माइक्रोएम्पीयर स्तर तक सीमित कर देता है। साथ ही, इन्सुलेशन मॉनिटरिंग डिवाइस सर्जिकल सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए, इन्सुलेशन प्रतिरोध में परिवर्तन की निगरानी करके अलार्म ट्रिगर करता है।
2. पोर्टेबल चिकित्सा उपकरणों के लिए विद्युत सुरक्षा
पोर्टेबल मॉनिटर, इन्फ्यूजन पंप और अन्य उपकरणों को जटिल विद्युत चुम्बकीय वातावरण में स्थिर रूप से काम करने की आवश्यकता होती है, और डायोड निम्नलिखित तरीकों से सुरक्षा प्रदान करते हैं:

ईएसडी सुरक्षा: ईसीजी सिग्नल अधिग्रहण पथ में, एसएमबीजे5.0सीए टीवीएस डायोड इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज वोल्टेज को एक सुरक्षित स्तर पर क्लैंप करता है, उच्च इनपुट प्रतिबाधा उपकरण एम्पलीफायरों को क्षति से बचाता है। इसका प्रतिक्रिया समय पिकोसेकंड स्तर तक पहुंच जाता है, जो मानव स्थैतिक बिजली (± 15kV) और उपकरण घर्षण से उत्पन्न स्थैतिक बिजली को प्रभावी ढंग से दबा सकता है।
रिवर्स वोल्टेज संरक्षण: सौर फोटोवोल्टिक सहायक बिजली आपूर्ति प्रणाली में, डायोड फोटोवोल्टिक पैनल में ग्रिड करंट के रिवर्स प्रवाह को रोकते हैं, उपकरण क्षति से बचते हैं। उदाहरण के लिए, रात में या बादल वाले दिनों में, डायोड कटऑफ विशेषता इन्वर्टर की सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए, रिवर्स करंट को अवरुद्ध कर सकती है।
3. उच्च आवृत्ति वाले सर्जिकल उपकरणों का ऊर्जा नियंत्रण
उच्च आवृत्ति वाले इलेक्ट्रिक चाकू, लेजर थेरेपी उपकरण और अन्य उपकरणों को आउटपुट ऊर्जा के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और डायोड निम्नलिखित तंत्र के माध्यम से सुरक्षा प्राप्त करते हैं:

फास्ट रिकवरी डायोड (एफआरडी) फ्रीव्हीलिंग: मोटर ड्राइव सर्किट में, रिले बंद होने पर एफआरडी एक रिवर्स करंट पथ प्रदान करता है, मोटर के बैक इलेक्ट्रोमोटिव बल की ऊर्जा को अवशोषित करता है और बिजली उपकरणों को वोल्टेज बढ़ने से बचाता है। इसका रिवर्स रिकवरी समय घटाकर 20ns कर दिया गया है, जो पारंपरिक सिलिकॉन डायोड की तुलना में 30% अधिक कुशल है।
लेज़र पावर विनियमन: एक स्विच सर्किट बनाने के लिए तेज़ रिकवरी डायोड और MOSFET का उपयोग करके, डायोड के चालन कोण को लेज़र डायोड के ड्राइविंग करंट को नियंत्रित करने के लिए समायोजित किया जाता है, जिससे लेज़र को ओवरकरंट क्षति को रोकते हुए निरंतर समायोज्य आउटपुट पावर प्राप्त होती है।
3, प्रौद्योगिकी चयन और अनुकूलन रणनीति: प्रदर्शन, लागत और विश्वसनीयता को संतुलित करना
1. डिवाइस पैरामीटर मिलान
टीवीएस डायोड चयन: अधिकतम क्लैंपिंग वोल्टेज (वीसी), न्यूनतम ब्रेकडाउन वोल्टेज (वीबीआर), और पीक पल्स पावर (पीपीपी) जैसे मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, 220V एसी इनपुट सर्किट में, बिजली की वृद्धि (8/20 μs तरंग) के तहत उपकरण सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए 600V से अधिक या उसके बराबर Vbr और 600W से अधिक या उसके बराबर PPP वाले टीवीएस डायोड का चयन किया जाना चाहिए।
अलगाव डायोड वोल्टेज का सामना करता है: एक पृथक बिजली आपूर्ति में, डायोड का रिवर्स झेलने वाला वोल्टेज ट्रांसफार्मर के द्वितीयक वोल्टेज से 1.5 गुना अधिक होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 48V आउटपुट सिस्टम में, वोल्टेज ब्रेकडाउन से बचने के लिए 100V से अधिक या उसके बराबर रिवर्स झेलने वाले वोल्टेज वाले शोट्की डायोड का चयन किया जाना चाहिए।
2. टोपोलॉजी नवाचार
बहु स्तरीय सुरक्षा वास्तुकला: "जीडीटी+एमओवी+टीवीएस" तीन -स्तरीय सुरक्षा को अपनाना, जीडीटी प्राथमिक वृद्धि ऊर्जा को अवशोषित करता है, एमओवी मध्यवर्ती ओवरवॉल्टेज को दबाता है, टीवीएस अवशिष्ट वोल्टेज को दबाता है, और चरण दर चरण ऊर्जा क्षीणन प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, मेडिकल एक्स रे मशीन बिजली आपूर्ति में, यह आर्किटेक्चर लाइटनिंग सर्ज वोल्टेज को 8kV से सुरक्षित स्तर तक कम कर सकता है।
एकीकृत सुरक्षा मॉड्यूल: पीसीबी लेआउट स्थान को कम करने के लिए टीवीएस डायोड ऐरे या ईएसडी सुरक्षा मॉड्यूल चुनें। उदाहरण के लिए, लिटलफ्यूज SP1003 श्रृंखला टीवीएस सरणी एक चिप पर चार सिग्नल सुरक्षा को एकीकृत कर सकती है, जिससे उच्च गति सिग्नलों पर परजीवी कैपेसिटेंस का प्रभाव कम हो जाता है।
3. थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता में सुधार
ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन: उच्च -शक्ति अनुप्रयोगों में, डायोड को हीट सिंक या हीट सिंक से सुसज्जित करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, मेडिकल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एमआरआई) ग्रेडिएंट एम्पलीफायरों में, SiC शोट्की डायोड 150 डिग्री से नीचे जंक्शन तापमान सुनिश्चित करने के लिए तांबे के सब्सट्रेट के माध्यम से गर्मी को खत्म करते हैं।
निरर्थक डिज़ाइन: सिस्टम दोष सहनशीलता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण सर्किट में समानांतर एकाधिक डायोड। उदाहरण के लिए, डिफाइब्रिलेटर के उच्च वोल्टेज कैपेसिटर चार्जिंग सर्किट में, एकल बिंदु विफलता के कारण होने वाली उपकरण विफलता को रोकने के लिए दोहरे टीवीएस डायोड समानांतर में जुड़े होते हैं।