ডায়োডের মাধ্যমে মেডিক্যাল ইন্সট্রুমেন্ট পাওয়ার সাপ্লাইয়ের শব্দ কীভাবে কমানো যায়?

一, নয়েজ ট্রেসেবিলিটি: মেডিকেল পাওয়ার সাপ্লাই এর নয়েজ চ্যালেঞ্জ
চিকিৎসা যন্ত্র পাওয়ার সাপ্লাইয়ের শব্দ প্রধানত তিনটি মাত্রা থেকে আসে:

ডিভাইসের অভ্যন্তরীণ শব্দ: মৌলিক নয়েজ ফ্লোর শট নয়েজ, তাপীয় শব্দ এবং 1/f শব্দ যেমন ডায়োড এবং এমওএসএফইটি-এর মতো পাওয়ার ডিভাইসগুলির দ্বারা গঠিত। উদাহরণস্বরূপ, যখন Schottky ডায়োডগুলি বিপরীত পক্ষপাতী হয়, তখন তাদের সংযোগ ক্যাপাসিট্যান্স এবং পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন তৈরি করবে, 0.1-100MHz ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে শব্দের শিখর তৈরি করবে।
স্যুইচিং নয়েজ: বিচ্ছিন্ন পাওয়ার টপোলজিতে যেমন ফ্লাইব্যাক এবং এলএলসি, পাওয়ার ডায়োডের বিপরীত পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়া শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) তৈরি করতে পারে। একটি নির্দিষ্ট মেডিকেল ডিফিব্রিলেটর পাওয়ার সাপ্লাইকে উদাহরণ হিসাবে নিলে, এর আউটপুট রেকটিফায়ার ডায়োড বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় 50V/ns পর্যন্ত ভোল্টেজ স্পাইক তৈরি করতে পারে, যার ফলে 200mV পর্যন্ত আউটপুট রিপল হয়।
সঞ্চালিত হস্তক্ষেপ: মেইন পাওয়ারের ইনপুট শেষে সার্জ, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডিসচার্জ (ESD) এবং অন্যান্য ইভেন্টগুলি পাওয়ার লাইনের মাধ্যমে সরঞ্জামের অভ্যন্তরে পরিচালিত হবে। IEC 60601-1 স্ট্যান্ডার্ডের জন্য যোগাযোগের বর্তমান পরীক্ষার সময় 10 μA এর মধ্যে রোগীর সহায়ক সার্কিটের লিকেজ কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করার জন্য চিকিৎসা সরঞ্জাম প্রয়োজন, যা পাওয়ার সাপ্লাই ফ্রন্ট-এন্ডের শব্দ দমনের উপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে।
2, ডায়োড শব্দ কমানোর প্রযুক্তি ম্যাট্রিক্স
1. রিভার্স রিকভারি ফিচার অপ্টিমাইজেশান
বিচ্ছিন্ন ডিসি{{0}ডিসি কনভার্টারগুলিতে, দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড (এফআরডি) বা সিলিকন কার্বাইড (এসআইসি) স্কটকি ডায়োডগুলির ব্যবহার উল্লেখযোগ্যভাবে সুইচিং শব্দ কমাতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি পোর্টেবল আল্ট্রাসাউন্ড ডায়াগনস্টিক পাওয়ার সাপ্লাইতে, একটি SiC Schottky ডায়োডের সাথে ঐতিহ্যগত সিলিকন-ভিত্তিক আল্ট্রাফাস্ট রিকভারি ডায়োড (UFRD) প্রতিস্থাপন করে:

বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় 35ns থেকে কমিয়ে 5ns
আউটপুট লহর 150mV থেকে 45mV এ কমে গেছে
কার্যক্ষমতা 3.2 শতাংশ পয়েন্ট বৃদ্ধি পেয়েছে
SiC ডায়োডের উচ্চ ক্রিটিক্যাল ব্রেকডাউন ফিল্ড স্ট্রেন্থ (3MV/সেমি) উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনে তাদের আরও সুবিধাজনক করে তোলে। মেডিকেল সিটি মেশিনের এক্স-রশ্মি উচ্চ-ভোল্টেজ জেনারেটরে, একটি 650V SiC Schottky ডায়োড অ্যারে ব্যবহার করে বিপরীত পুনরুদ্ধারের ক্ষতি 80% কমাতে পারে এবং ± 0.01% আউটপুট ভোল্টেজ স্থায়িত্ব অর্জন করতে পারে।

2. নয়েজ সাপ্রেশন ডায়োড অ্যারে
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ দমনের জন্য, একটি ডায়োড ক্যাপাসিটর প্রতিরোধক (DCR) বাফার নেটওয়ার্ক তৈরি করা যেতে পারে। একটি নির্দিষ্ট ইমপ্লান্টেবল নিউরাল স্টিমুলেটর পাওয়ার সাপ্লাইতে, একটি 10 ​​Ω/100pF RC বাফার সার্কিট আউটপুট রেকটিফায়ার ডায়োড জুড়ে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে:

10MHz-এর উপরে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন চাপা
আউটপুট শব্দের ঘনত্ব 15nV/√ Hz থেকে কমিয়ে 3nV/√ Hz করুন
ইমপ্লান্টযোগ্য ডিভাইসের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যের জন্য IEC 60601-1 এর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করুন
একটি আরও উন্নত সমাধান হল একটি সমন্বিত শব্দ দমন মডিউল ব্যবহার করা। উদাহরণস্বরূপ, Tianling Arrow কোম্পানির দ্বারা চালু করা TLN201 সিরিজ ডায়োড অ্যারে অর্জন করতে পারে:

8kV বাজ সুরক্ষা
100dB EMI ক্ষয়
0.1 μ একটি ফুটো বর্তমান নিয়ন্ত্রণ
3. অপটোইলেক্ট্রনিক কাপলিং আইসোলেশন প্রযুক্তি
বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা প্রয়োজন এমন মেডিকেল পাওয়ার সাপ্লাইগুলিতে, আলোক নির্গত ডায়োড (এলইডি) এবং অপটোকপলারগুলিতে ফটোডিওডের সংমিশ্রণ সিগন্যাল এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের মধ্যে সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্নতা অর্জন করতে পারে। উদাহরণ হিসাবে একটি নির্দিষ্ট মেডিকেল মনিটরের বিচ্ছিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই নেওয়া:

Avago HCPL-0631 optocoupler গ্রহণ করা
বিচ্ছিন্নতা ভোল্টেজ 5kVrms পর্যন্ত
সাধারণ মোড প্রত্যাখ্যান অনুপাত (CMRR) 120dB-এ বৃদ্ধি পেয়েছে৷
0.1 μA এর মধ্যে ইনপুট এবং আউটপুট টার্মিনালগুলিতে লিকেজ কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করুন
নতুন ডিজিটাল আইসোলেটরটি ঐতিহ্যগত অপ্টোকপ্লারগুলির ব্যান্ডউইথ সীমাবদ্ধতার মধ্য দিয়ে আরও ভেঙেছে। ADI-এর ADuM5401 আইসোলেটর 5kV বিচ্ছিন্নতা অর্জনের জন্য চৌম্বকীয় কাপলিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে যখন একটি 2Mbps ডেটা হার সমর্থন করে, প্রথাগত অপটোকপলারের তুলনায় বিদ্যুতের খরচ 60% কমে যায়।

3, সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন দৃশ্যকল্প বিশ্লেষণ
1. পোর্টেবল মেডিকেল ডিভাইস
ব্যাটারি চালিত ডিভাইসে যেমন রক্তের গ্লুকোজ মিটার এবং পোর্টেবল আল্ট্রাসাউন্ডে, ডায়োডের শব্দ কমানোর জন্য দক্ষতা এবং স্থানের ভারসাম্য বজায় রাখা প্রয়োজন। একটি নির্দিষ্ট আঙ্গুলের অক্সিমিটার নিম্নলিখিত স্কিমটি গ্রহণ করে:

ইনপুট টার্মিনাল: ESD সুরক্ষার জন্য SMBJ5.0CA TVS ডায়োড (± 15kV কন্টাক্ট ডিসচার্জ)
সংশোধন প্রক্রিয়া: BAT54S ডুয়াল স্কোটকি ডায়োড পরিবাহী ক্ষতি হ্রাস করে (VF)= 0.2V@1A )
আউটপুট টার্মিনাল: BAV99 ক্ল্যাম্প ডায়োড ওভারভোল্টেজকে -0.5V~3.8V এ সীমাবদ্ধ করে
এই সমাধানটি ডিভাইসটিকে 10mV এর মধ্যে আউটপুট রিপল নিয়ন্ত্রণ করতে এবং 1.8V ব্যাটারি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের অধীনে ব্যাটারির আয়ু 20% প্রসারিত করতে সক্ষম করে।

2. উচ্চ নির্ভুলতা মেডিকেল ইমেজিং সরঞ্জাম
এমআরআই এবং সিটির মতো বড় সরঞ্জামগুলিতে, পাওয়ার সাপ্লাইয়ের শব্দ সরাসরি ইমেজিং গুণমানকে প্রভাবিত করে। একটি নির্দিষ্ট 3.0T এমআরআই গ্রেডিয়েন্ট এমপ্লিফায়ার পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে:

SiC MOSFET এবং SiC Schottky ডায়োড সমন্বয়
মাল্টি লেভেল ডিসিআর বাফার নেটওয়ার্ক
কপার ফয়েল ফেরাইট কপার ফয়েল স্যান্ডউইচ শিল্ডিং স্ট্রাকচার
আউটপুট ভোল্টেজের স্থায়িত্ব ± 0.005% এবং গ্রেডিয়েন্ট ম্যাগনেটিক ফিল্ড রিপল উপলব্ধি করুন<0.01%, meeting the requirements of DICOM standard for imaging uniformity.

3. ইমপ্লান্টযোগ্য মেডিকেল ডিভাইস
পেসমেকার এবং নার্ভ স্টিমুলেটরের মতো ইমপ্লান্টযোগ্য ডিভাইসে, ডায়োডের শব্দ কমানোর জন্য জৈব-সামঞ্জস্যতা এবং অতি{0}} কম শক্তি খরচের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা প্রয়োজন। একটি নির্দিষ্ট বন্ধ-লুপ নিউরাল স্টিমুলেটর পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে:

কম ফুটো বর্তমান photodiode পৃষ্ঠ passivation চিকিত্সা সঙ্গে
ESD সুরক্ষার জন্য 0402 প্যাকেজড TVS ডায়োড
ডায়নামিক বায়াস সার্কিট স্ট্যাটিক পাওয়ার খরচ কমায়
3.7V লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের অধীনে ডিভাইসের কার্যকাল 10 বছরের বেশি বাড়ান এবং ISO 10993 বায়োকম্প্যাটিবিলিটি স্ট্যান্ডার্ড পূরণ করুন।