วิธีการเลือก Schottky Diodes สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สวมใส่ได้

1 พารามิเตอร์หลัก: จับคู่การใช้พลังงานต่ำและข้อกำหนดการย่อขนาดของอุปกรณ์สวมใส่ได้อย่างแม่นยำ
1. แรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า (VF): กำหนดประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
แรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าของไดโอด Schottky ส่งผลโดยตรงต่อการใช้พลังงานของวงจร ตัวอย่างเช่น ในการแก้ไขกำลังไฟ 5V หากใช้ SR360 (3A/60V) ที่มี VF=0.4V ประสิทธิภาพจะดีขึ้นได้ 5% ซึ่งประหยัดการสร้างความร้อนได้เกือบ 50% เมื่อเทียบกับหลอดซิลิคอน สำหรับอุปกรณ์สวมใส่ เช่น กำไลข้อมืออัจฉริยะและเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือด โดยทั่วไปความจุของแบตเตอรี่จะอยู่ระหว่าง 100-500mAh และไดโอด VF ที่ต่ำสามารถยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้อย่างมาก ยกตัวอย่างโมดูลการตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจ หากใช้ SS14F (1A/40V) ที่มี VF=0.3V เมื่อเปรียบเทียบกับหลอดซิลิกอนที่มี VF=0.7V การใช้พลังงานจะลดลง 57% และเวลาการใช้งานการชาร์จครั้งเดียวเกือบสองเท่า

2. กระแสรั่วไหลย้อนกลับ (IR): ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการออกแบบพลังงานต่ำ-
กระแสรั่วไหลย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามอุณหภูมิ ซึ่งอาจทำให้วงจรกระตุ้นผิดพลาดหรือคายประจุแบตเตอรี่เองในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น เมื่อสวมใส่โดยร่างกายมนุษย์) ตัวอย่างเช่น BAT54S (0.2A/30V) มี IR 5 μ A ที่ 25 องศา แต่อาจสูงกว่า 100 μ A ที่ 85 องศา สำหรับอุปกรณ์ ECG ที่ต้องมีการตรวจสอบระยะยาว- การใช้ไดโอดที่มี IR สูงอาจทำให้เส้นฐานของเซ็นเซอร์เบี่ยงเบนและส่งผลต่อความแม่นยำของข้อมูล ดังนั้น รุ่น IR ต่ำ (เช่น RB531XN, IR)= 0.03mA@10V ) เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ไวต่อพลังงานมากกว่า

3. ความทนทานต่อแรงดันย้อนกลับ (VR): รับประกันความปลอดภัยของวงจร
โดยทั่วไปอุปกรณ์สวมใส่ได้จะใช้แหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ (3.3V-5V) แต่จำเป็นต้องพิจารณาถึงแรงดันไฟกระชากชั่วคราว (เช่น การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตหรือความผันผวนของพลังงาน) ตัวอย่างเช่น ในอินเทอร์เฟซการชาร์จด่วน USB PD นั้น MBR3045PT (30A/45V) สามารถทนต่อเอาต์พุต 12V/3A โดยมีการสูญเสียความร้อนเพียง 1.2W ทำให้เหมาะสำหรับการออกแบบการกระจายความร้อนขนาดเล็ก สำหรับอุปกรณ์เกรดทางการแพทย์ (เช่น ปั๊มอินซูลิน) จำเป็นต้องเลือกรุ่นที่มี VR มากกว่าหรือเท่ากับ 2 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน (เช่น SS56, 5A/60V, VR=60V) เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้แรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงที่สร้างความเสียหายให้กับวงจร

4. ขนาดบรรจุภัณฑ์และความต้านทานความร้อน: ปรับสมดุลประสิทธิภาพและข้อจำกัดด้านพื้นที่
อุปกรณ์สวมใส่มีความไวอย่างยิ่งต่อพื้นที่และความหนาของ PCB ตัวอย่างเช่น SDT2U60CP3 ของ Dior ใช้แพ็คเกจ X3-DSN1406-2 ซึ่งมีขนาดเพียง 3.4% ของขนาดแพ็คเกจ SMB แบบดั้งเดิม ช่วยลดน้ำหนักลง 99% และได้รับการสูญเสียต่ำด้วย VF=0.51V สำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง เช่น ที่อุดหูอัจฉริยะ แพ็คเกจ SMAF (เช่น SS14F) มีความหนาเพียง 0.5 มม. และสามารถติดตั้งได้โดยตรงบนแผงวงจรแบบยืดหยุ่น (FPC) ซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่ในขณะที่ปรับเส้นทางการกระจายความร้อนให้เหมาะสม

2 การปรับสถานการณ์การใช้งาน: การเลือกที่แตกต่างตั้งแต่การจัดการพลังงานไปจนถึงการป้องกันสัญญาณ
1. การจัดการพลังงาน: การแก้ไขที่มีประสิทธิภาพและกระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง (ตัวแปลงไฟ DC-): เลือกรุ่นที่มี VF ต่ำและเวลาการกู้คืนข้อมูลแบบย้อนกลับสั้น (trr) ตัวอย่างเช่น เครื่องชาร์จ OBC สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ใช้ MBR20100CT (20A/100V) ซึ่งลดการสูญเสียการแก้ไขความถี่สูง-ได้ถึง 40% และรองรับความถี่สวิตชิ่งที่สูงกว่า 100kHz ซึ่งช่วยลดขนาดของตัวเหนี่ยวนำ ในอุปกรณ์สวมใส่ เทคโนโลยีที่คล้ายกันสามารถนำไปใช้กับโมดูลชาร์จไร้สายได้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
วงจรป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียม: จำเป็นต้องทนต่อพัลส์กระแสสูง (เช่น การป้องกันกระแสไฟเกินจากการชาร์จ) SBR10U30CT (10A/30V) ใช้โครงสร้างร่องลึกที่มีความจุกระแสไฟกระชาก 40A ซึ่งเหมาะสำหรับการปกป้องชุดแบตเตอรี่ลิเธียมจากการกระแทก-วงจร
2. การตรวจจับสัญญาณ: สัญญาณรบกวนต่ำและมีความไวสูง
การได้มาซึ่งสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพ (ECG/EEG): ควรเลือกความจุทางแยกต่ำ (Cj) และรุ่น IR ต่ำเพื่อลดความผิดเพี้ยนของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น BAT46WS (0.15A/100V) ที่มี Cj=2pF ที่ 1MHz สามารถระงับ-สัญญาณรบกวนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวนของสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจ
ออปติคัลเซนเซอร์ (ออกซิเจนในเลือด/อัตราการเต้นของหัวใจ): ต้องจับคู่กับวงจรขับ LED ตัวอย่างเช่น ในการขับเคลื่อน LED สีเขียว (520nm) การใช้ Schottky Diode ที่มี VF=0.3V สามารถลดแรงดันไฟฟ้าในการขับเคลื่อนและยืดอายุการใช้งานของ LED ได้
3. วงจรป้องกัน: ป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับและป้องกัน ESD
การเชื่อมต่อป้องกันการย้อนกลับอินพุต: เลือกรุ่นที่มี VR มากกว่าหรือเท่ากับ 2 เท่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุต ตัวอย่างเช่น ในวงจรอินพุต 5V การใช้ SS12 (1A/40V) สามารถป้องกันการพังทลายของไดโอดเมื่อแหล่งจ่ายไฟกลับด้าน และแรงดันตกคร่อมของ VF=0.55V มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อวงจร
การป้องกัน ESD: ต้องใช้ร่วมกับไดโอด TVS ตัวอย่างเช่น ในอินเทอร์เฟซ USB การใช้ SMBJ5.0CA (5V TVS) ควบคู่ไปกับ SS14F (1A/40V) สามารถทนต่อการปล่อยประจุที่หน้าสัมผัส 8kV และป้องกันวงจรดาวน์สตรีม

3 แนวทางปฏิบัติในการเลือก: จากการเปรียบเทียบพารามิเตอร์ไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพห่วงโซ่อุปทาน
1. ตารางเปรียบเทียบพารามิเตอร์: การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของรุ่นทั่วไป
รุ่น VF (@ 1A) IR (@ 25 องศา ) VR (V) สถานการณ์จำลองการใช้งานบรรจุภัณฑ์
SS14F 0.55V 300 μ A 40V SMAF วงจรเรียงกระแสพลังงาน, ป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับ
BAT54S 0.3V 5 μ A 30V SOT- การตรวจจับสัญญาณ 23 วงจรกำลังต่ำ
MBR20100CT 0.4V 1mA 100V TO-220 การแก้ไขไฟฟ้าแรงสูง มอเตอร์ไดรฟ์
SDT2U60CP3 0.51V 10 μ A 60V X3-DSN1406-2 อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดพิเศษ
2. การเพิ่มประสิทธิภาพห่วงโซ่อุปทาน: การสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนและความน่าเชื่อถือ
การรับรองระดับยานพาหนะ: สำหรับอุปกรณ์เกรดทางการแพทย์ (เช่น เซ็นเซอร์แบบฝัง) จำเป็นต้องเลือกรุ่นที่ผ่านการรับรอง AEC{0}}Q101 (เช่น SK34L, 3A/40V) เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรในสภาพแวดล้อม -40 องศาถึง 150 องศา
การจัดหาหลายแหล่ง: หลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากซัพพลายเออร์รายเดียว ตัวอย่างเช่น SS14F ผลิตโดยผู้ผลิตหลายราย เช่น Heketai และ Ansenmei และสามารถเปลี่ยนห่วงโซ่อุปทานได้อย่างยืดหยุ่น
การจัดการวงจรชีวิต: จัดลำดับความสำคัญในการเลือกรุ่นที่ครบกำหนด (เช่น 1N5819, 1A/40V) เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงการออกแบบเนื่องจากการหยุดการผลิต