कम क्षमता वाले चिकित्सा उपकरणों में दक्षता अनुकूलित करने के लिए डायोड का उपयोग कैसे करें?

1, सर्किट टोपोलॉजी पुनर्निर्माण: डायोड के अंतर्निहित नुकसान को समाप्त करना
पारंपरिक डायोड में एक निश्चित वोल्टेज ड्रॉप होता है (जैसे कि सिलिकॉन ट्यूबों के लिए 0.5-0.7V), जो कम -वोल्टेज मेडिकल सर्किट में दक्षता को काफी कम कर देता है। उदाहरण के तौर पर एक इम्प्लांटेबल न्यूरल स्टिमुलेटर को लेते हुए, इसके DC-DC कनवर्टर को 3.7V लिथियम बैटरी वोल्टेज को 15V तक बढ़ाने की आवश्यकता होती है। यदि शोट्की डायोड सुधार का उपयोग किया जाता है, तो चालन हानि 35% तक होती है। सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन तकनीक शुरू करने और डायोड को MOSFETs से बदलने से, ऑन प्रतिरोध को कई सौ मिलीओम से घटाकर 10m Ω से कम किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 20% से अधिक की दक्षता में सुधार होता है।

विशिष्ट मामला: डायनामिक इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफ़ का एक निश्चित ब्रांड समानांतर MOSFET सरणी को चलाने के लिए LTC4412 आदर्श डायोड नियंत्रक का उपयोग करता है, जिससे दोहरी बिजली आपूर्ति की स्वचालित स्विचिंग प्राप्त होती है। 12V इनपुट पर, पारंपरिक डायोड का चालन वोल्टेज ड्रॉप 0.3V से 10mV तक कम हो जाता है, बिजली की खपत 96% कम हो जाती है, और नैदानिक ​​​​निरंतर निगरानी की जरूरतों को पूरा करते हुए डिवाइस की सहनशक्ति 6 ​​घंटे से 24 घंटे तक बढ़ जाती है।

2, डिवाइस चयन: चिकित्सा परिदृश्यों से मेल खाने वाले सटीक पैरामीटर
डायोड के प्रमुख मापदंडों के लिए चिकित्सा उपकरणों की सख्त आवश्यकताएं हैं, और अनुप्रयोग परिदृश्य के अनुसार विभेदित चयन किया जाना चाहिए

कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप (VF)
रक्त ग्लूकोज मीटर जैसे माइक्रोकरंट डिटेक्शन उपकरणों में, डायोड वीएफ सीधे सिग्नल आयाम को प्रभावित करता है। पारंपरिक सिलिकॉन डायोड (VF=0.6V) को जर्मेनियम आधारित शोट्की डायोड (VF=0.15V) से बदलने से बिजली की खपत को 40% कम करते हुए डिटेक्शन संवेदनशीलता तीन गुना बढ़ सकती है।
अति तीव्र पुनर्प्राप्ति समय (Trr)
डिजिटल एक्स-रे इमेजिंग सिस्टम में, फोटोडायोड सरणी को 1 μs के भीतर सिग्नल अधिग्रहण पूरा करने की आवश्यकता होती है। Trr के साथ एक अल्ट्राफास्ट रिकवरी डायोड चुनना<50ns can avoid image tailing caused by charge residue and improve the signal-to-noise ratio (SNR) by 12dB.
कम रिसाव धारा (आईआर)
पहनने योग्य ईसीजी उपकरणों में, डायोड लीकेज करंट बेसलाइन बहाव ला सकता है। SOD{5}}123 में पैक किया गया BAS70 अल्ट्रा{2}लो लीकेज करंट डायोड (IR{3}}pA) मेडिकल ग्रेड सटीकता आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, सिग्नल{6}टू-शोर अनुपात (SNR) को 85dB तक अनुकूलित कर सकता है।
उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज (बीवी)
डिफाइब्रिलेटर जैसे उच्च -वोल्टेज उपकरण में, डायोड को 5kV पल्स का सामना करने की आवश्यकता होती है। SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) डायोड (BV=6.5kV) का उपयोग करने से, सिलिकॉन डायोड की तुलना में रिवर्स रिकवरी चार्ज (Qrr) 80% कम हो जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) को काफी कम कर सकता है।
3, गतिशील शक्ति प्रबंधन: मांग पर सक्रिय बुद्धिमान नियंत्रण
चिकित्सा उपकरणों को उनकी कार्यशील स्थिति के अनुसार डायोड बिजली की खपत को गतिशील रूप से समायोजित करने की आवश्यकता होती है, और विशिष्ट रणनीतियों में शामिल हैं:

खंडित बिजली आपूर्ति नियंत्रण
पल्स ऑक्सीमीटर में, फोटोडायोड केवल नमूना अवधि के दौरान सक्रिय होता है। MCU के माध्यम से MOSFET स्विच को नियंत्रित करके, नमूना अवधि (100 μ s) के दौरान पूर्ण बिजली संचालन प्राप्त किया जाता है, और शेष समय (99.9%) के दौरान पूर्ण बिजली बंद प्राप्त की जाती है, जिससे सिस्टम की औसत बिजली खपत 0.3mW तक कम हो जाती है।
अनुकूली पूर्वाग्रह प्रौद्योगिकी
इम्प्लांटेबल ब्रेन कंप्यूटर इंटरफेस में, एपीडी (एवलांच फोटोडायोड) के बायस वोल्टेज को प्रकाश की तीव्रता के साथ गतिशील रूप से समायोजित करने की आवश्यकता होती है। फीडबैक लूप बनाने के लिए LTC6268 कम शोर परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग करके, APD लाभ को 100 गुना पर स्थिर किया जाता है, जबकि पूर्वाग्रह सर्किट बिजली की खपत 5mW से 0.8mW तक कम हो जाती है।
स्लीप मोड अनुकूलन
डिजिटल थर्मामीटर में, LTC2450-1 Δ - ∑ ADC सीधे थर्मिस्टर से जुड़ा होता है, और इसका स्लीप करंट केवल 0.5 μ A होता है। डायोड बिजली की आपूर्ति को काटने के लिए MOSFET स्विच के साथ सहयोग करें, ताकि पूरी मशीन की स्टैंडबाय बिजली की खपत 1 μW से कम हो, जो एकल CR2032 बैटरी की 10 साल की सहनशक्ति की आवश्यकता को पूरा करती है।
4, चिकित्सा परिदृश्यों में विशिष्ट अनुकूलन अभ्यास
गैर आक्रामक रक्त ग्लूकोज की निगरानी
1310nm/1550nm दोहरी तरंग दैर्ध्य लेजर डायोड और InGaAs फोटोडायोड सरणियों का उपयोग करके, LTC2366-18 बिट SAR ADC के माध्यम से तुल्यकालिक नमूना प्राप्त किया जाता है। लेजर पल्स की चौड़ाई को 100ns से 20ns तक कम करने के लिए डायोड ड्राइविंग सर्किट को अनुकूलित करें, सिस्टम बिजली की खपत को 60% तक कम करें, और ग्लूकोज एकाग्रता का पता लगाने की सटीकता को ± 5mg/dL तक सुधारें।
पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड निदान
अल्ट्रासाउंड जांच में, 12V इनपुट को 100V तक बढ़ाने के लिए SiC शोट्की डायोड का उपयोग करके एक उच्च वोल्टेज गुणन सर्किट का निर्माण किया जाता है। परजीवी अधिष्ठापन को कम करने के लिए पीसीबी लेआउट को अनुकूलित करके, डायोड रिवर्स रिकवरी हानि 75% कम हो जाती है, जांच हेड गर्मी 40% कम हो जाती है, और छवि रिज़ॉल्यूशन 256 लाइनों में सुधार होता है।
कैप्सूल एंडोस्कोपी
0.3 सेमी ³ लघुकरण डिज़ाइन में, टीएसओटी-23 में पैक किए गए BAT54 श्रृंखला डायोड सरणी का उपयोग सीएमओएस छवि सेंसर और वायरलेस ट्रांसमिशन मॉड्यूल के बीच पावर अलगाव प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इंटरकनेक्ट दूरी को कम करने के लिए 3डी स्टैकिंग तकनीक का उपयोग करके, सिग्नल अखंडता (एसआई) को -40 डीबी प्रविष्टि हानि के लिए अनुकूलित किया जाता है, और छवि संचरण दर 2 एमबीपीएस तक पहुंच जाती है।