चिकित्सा उपकरणों में डायोड के समानांतर अनुप्रयोग के क्या फायदे हैं?

1, वर्तमान विचलन और विस्तार: एकल ट्यूब की प्रदर्शन सीमा को तोड़ना
चिकित्सा उपकरणों की वर्तमान प्रसंस्करण क्षमता की आवश्यकताएं लगातार सख्त होती जा रही हैं। उदाहरण के लिए, पोर्टेबल डिफाइब्रिलेटर को उच्च वोल्टेज डिस्चार्ज के दौरान सैकड़ों एम्पीयर करंट का सामना करने की आवश्यकता होती है, जबकि एकल ट्यूब डायोड सामग्री और प्रक्रियाओं द्वारा सीमित होते हैं, और उनका रेटेड करंट आमतौर पर केवल कुछ दसियों एम्पीयर होता है। कई डायोड को समानांतर करके, करंट का रैखिक सुपरपोजिशन वितरण प्राप्त किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में समानांतर में तीन डायोड लेते हुए, प्रत्येक ट्यूब को केवल कुल धारा का एक तिहाई सहन करने की आवश्यकता होती है, इस प्रकार एकल ट्यूब अधिभार के कारण होने वाले थर्मल रनवे के जोखिम से बचा जाता है।

प्रमुख तकनीकी पैरामीटर:

करंट शेयरिंग डिज़ाइन: करंट के समान वितरण को सुनिश्चित करने के लिए ऑन स्टेट वोल्टेज (Vf) में ± 5% से कम विचलन वाले समान मॉडल के डायोड का चयन करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, रक्त विश्लेषक के फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन मॉड्यूल में, ± 2% के भीतर कुल वर्तमान त्रुटि को नियंत्रित करने के लिए चार BAS70 कम रिसाव वाले वर्तमान डायोड समानांतर में जुड़े हुए हैं।
थर्मल युग्मन प्रभाव: समानांतर ट्यूब कोर सब्सट्रेट या हीट सिंक के माध्यम से एक थर्मल पथ बनाते हैं, और नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) विशेषता स्वचालित रूप से उच्च तापमान ट्यूबों के वर्तमान भार को कम कर देती है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि जब परिवेश का तापमान 25 डिग्री से बढ़कर 85 डिग्री हो जाता है, तो समानांतर ट्यूबों का वर्तमान वितरण विचलन 15% से घटकर 3% हो जाता है।
उद्योग अनुप्रयोग मामले:

सीटी स्कैनर: इसका एक्स{0}}रे डिटेक्टर समानांतर में 16 एसएस14 शोट्की डायोड का उपयोग करता है, जो पीक करंट को 200A से घटाकर 12.5A/ट्यूब कर देता है। साथ ही, कॉपर सब्सट्रेट ताप अपव्यय डिज़ाइन के माध्यम से, ट्यूब कोर का तापमान 60 डिग्री से नीचे स्थिर किया जाता है।
पोर्टेबल अल्ट्रासोनिक उपकरण: पल्स जेनरेशन सर्किट में, उच्च आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, वृद्धि समय को 5ns से 1.8ns तक कम करने के लिए तीन 1N4148 उच्च -स्पीड स्विच डायोड समानांतर में जुड़े हुए हैं।
2, विश्वसनीयता संवर्द्धन: एक निरर्थक सुरक्षा प्रणाली का निर्माण
दोषों के लिए चिकित्सा उपकरणों की शून्य सहिष्णुता विशेषता के लिए महत्वपूर्ण सर्किटों में दोष सहन करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। डायोड का समानांतर कनेक्शन अनावश्यक डिज़ाइन के माध्यम से सिस्टम की विश्वसनीयता में काफी सुधार करता है। जब एक निश्चित ट्यूब विनिर्माण दोष या उम्र बढ़ने के कारण विफल हो जाती है, तो शेष ट्यूब उपकरण बंद होने से बचने के लिए वर्तमान भार को सहन करना जारी रख सकती हैं।

विश्वसनीयता मॉडल सत्यापन:

एमटीबीएफ सुधार: जब एकल ट्यूब विफलता दर λ होती है, तो n{0}}ट्यूब समानांतर प्रणाली की विफलता दर घटकर λ/n हो जाती है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफ़ के इनपुट सुरक्षा सर्किट में, विफलताओं (MTBF) के बीच औसत समय को 50000 घंटे से 100000 घंटे तक बढ़ाने के लिए एक दोहरी ट्यूब समानांतर डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है।
व्युत्पन्न का सिद्धांत: 2mV/K से अधिक नकारात्मक तापमान गुणांक वाले डायोड के लिए, कुल वर्तमान रेटिंग को एकल ट्यूब रेटिंग के 80% तक व्युत्पन्न किया जाना चाहिए। इस रणनीति को अपनाने के बाद, एक निश्चित ब्रांड के इंसुलिन पंप में बैटरी सुरक्षा सर्किट की विफलता दर 67% कम हो गई।
उद्योग अभ्यास मामले:

चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग उपकरण: इसका ग्रेडिएंट एम्पलीफायर समानांतर में 24 MBR2045CT शोट्की डायोड का उपयोग करता है। निरंतर 10kA करंट उछाल के तहत, भले ही 3 ट्यूब विफल हो जाएं, सिस्टम अभी भी 87.5% आउटपुट क्षमता बनाए रख सकता है।
एंडोस्कोप शीत प्रकाश स्रोत: दो यूवीएलईडी के समानांतर कनेक्शन द्वारा दोहरी बिजली आपूर्ति प्राप्त की जाती है। जब मुख्य प्रकाश स्रोत विफल हो जाता है, तो निरंतर स्पष्ट सर्जिकल दृश्य क्षेत्र सुनिश्चित करने के लिए बैकअप प्रकाश स्रोत स्वचालित रूप से 10 μs के भीतर स्विच कर सकता है।
3, फ़ंक्शन अनुकूलन: विशिष्ट सर्किट आवश्यकताओं को लागू करें
डायोड समानांतर कनेक्शन का उपयोग न केवल बुनियादी वर्तमान प्रसंस्करण के लिए किया जाता है, बल्कि संयोजन डिजाइन के माध्यम से चिकित्सा उपकरणों की विशेष कार्यात्मक आवश्यकताओं को भी पूरा किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सिग्नल डिटेक्शन सर्किट में, विभिन्न मापदंडों के साथ समानांतर डायोड गतिशील रेंज का विस्तार कर सकते हैं; पावर प्रबंधन मॉड्यूल में, समानांतर शोट्की डायोड चालन हानि को कम कर सकते हैं।

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य:

विस्तृत गतिशील रेंज का पता लगाना:
रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति मॉनिटर में, अलग-अलग थ्रेसहोल्ड वाले दो फोटोडायोड समानांतर में जुड़े हुए हैं: एक कमजोर प्रकाश संकेतों (जैसे केशिका स्पंदन) का पता लगाता है, और दूसरा मजबूत प्रकाश संकेतों (जैसे परिवेश प्रकाश हस्तक्षेप) का पता लगाता है। विभेदक प्रवर्धन सर्किट के माध्यम से प्रभावी सिग्नल निकालें और गतिशील रेंज को 40dB से 70dB तक विस्तारित करें।
कम नुकसान वाली बिजली स्विचिंग:
वास्तविक समय घड़ी (आरटीसी) मॉड्यूल सिस्टम पावर और बटन बैटरी के बीच स्वचालित स्विचिंग प्राप्त करने के लिए समानांतर में BAT54C सामान्य कैथोड दोहरे चैनल शोट्की डायोड का उपयोग करता है। इसका 0.22V अल्ट्रा-लो फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप बैटरी जीवन को तीन गुना तक बढ़ा देता है, जिससे चिकित्सा उपकरणों की अतिरिक्त जरूरतों को 10 साल तक पूरा किया जा सकता है।
उच्च आवृत्ति शोर दमन:
डिफाइब्रिलेटर के डिस्चार्ज सर्किट में, तीन BAV99 हाई - स्पीड स्विच डायोड एक π - टाइप फिल्टर बनाने के लिए समानांतर में जुड़े होते हैं, जो IEC 60601-1-2 मेडिकल इलेक्ट्रिकल सुरक्षा मानक के अनुपालन में पीक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस (EMI) को 50dB μV से 30dB μV तक कम कर देता है।
4, उद्योग के रुझान और चुनौतियाँ
लघुकरण और बुद्धिमत्ता की दिशा में चिकित्सा उपकरणों के विकास के साथ, डायोड समानांतर तकनीक को नए अवसरों और चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है:

सामग्री नवाचार: गैलियम नाइट्राइड (GaN) - आधारित डायोड को पोर्टेबल अल्ट्रासोनिक उपकरणों के उच्च आवृत्ति जांच ड्राइवर सर्किट पर 100V/ns की स्विचिंग गति और 0.1V के अल्ट्रा{3}निम्न वोल्टेज ड्रॉप के साथ लागू किया गया है।
एकीकृत डिज़ाइन: Qiangmao जैसे निर्माताओं द्वारा लॉन्च किए गए SOT-23 पैकेज्ड डुअल चैनल शोट्की डायोड स्मार्ट ब्रेसलेट जैसे अल्ट्रा छोटे उपकरणों की जरूरतों को पूरा करने के लिए समानांतर चिप्स को 0.8 मिमी × 0.8 मिमी चिप्स में एकीकृत करते हैं।
थर्मल प्रबंधन अनुकूलन: चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) और माइक्रोचैनल ताप अपव्यय तकनीक का उपयोग करके, 100 ए वर्तमान में समानांतर डायोड का तापमान वृद्धि 15 डिग्री से 5 डिग्री तक कम हो जाता है, जिससे उपकरण की विश्वसनीयता में काफी सुधार होता है।