Hoëspanningsweerstande word in mediese toestelle gebruik om elektriese strome binne voorafbepaalde reekse te hou.
Die hoë spanning wat gebruik word, beteken dat 'n kleiner aantal weerstande gebruik kan word om die verlangde uitsetstroom te bereik.
Hierdie weerstande moet dekades se gebruik kan weerstaan, dus word hulle met minder materiaal gebou en laer vervaardigingskoste word by hul ontwerp ingereken.
Die meeste mediese toestelle werk nie teen baie hoë spanning nie (ongeveer 1-2V).
Daar is egter enkele uitsonderings.
Baie implanteerbare diagnostiese toestelle (IDD's) werk by 5-20V, en die bedryfsfrekwensie is ook tipies hoër as die algemene reeks.
Dit beteken dat koste-oorwegings belangriker word wanneer 'n hoëspanningsweerstand vir mediese toestelle ontwerp word.
Hieronder sal ons verduidelik hoe u 'n laekoste-oplossing kan bou hoëspanningsweerstande sonder om veiligheid of betroubaarheid in te boet.
Waarvoor word 'n weerstand in mediese toestelle gebruik?
Hoëspanningsweerstande word in mediese toestelle gebruik om elektriese strome binne voorafbepaalde reekse te hou.
Die hoë spanning wat gebruik word, beteken dat 'n kleiner aantal weerstande gebruik kan word om die verlangde uitsetstroom te bereik.
Hierdie weerstande moet dekades se gebruik kan weerstaan, dus word hulle met minder materiaal gebou en laer vervaardigingskoste word by hul ontwerp ingereken.
Die meeste mediese toestelle werk nie teen baie hoë spanning nie (ongeveer 1-2V).
Daar is egter enkele uitsonderings.
Baie implanteerbare diagnostiese toestelle (IDD's) werk teen 5-20V, en die bedryfsfrekwensie is ook tipies hoër as die algemene reeks.
Dit beteken dat koste-oorwegings belangriker word wanneer 'n hoëspanningsweerstand vir mediese toestelle ontwerp word.
Hieronder sal ons verduidelik hoe jy 'n laekoste-oplossing vir hoëspanningsweerstande kan bou sonder om veiligheid of betroubaarheid in te boet.
Waarna om te soek in 'n hoogspanningsweerstand
Lae koste – Hoë spanning beteken dat baie meer weerstande benodig word om die verlangde uitsetstroom te bereik.
As 'n toestel hoë werkspannings het, gaan die koste van die resistors ook hoër wees.
Maklik om te vervaardig - Hoëspanningsweerstande is tipies minder as 1 mm in deursnee en langer lengtes.
Hulle is tipies ook FR-4 of FR-5 printed circuit board (PCB) materiaal, wat makliker is om mee te werk as die duurder FR-32.
Konstruksie van hoër gehalte is belangrik om te verseker dat die weerstande vir dekades hou.
Sommige vervaardigers gebruik blik-geplateerde spore terwyl ander blik-geplateerde leidrade gebruik.
Weerstande van hoër gehalte het silwerbedekte spore en leidings.
Terug-EMK-toleransie – Soos weerstande langer word, neem die draad se weerstand af.
Die weerstand se terug-EMK (elektromotoriese krag) kan ook toeneem as gevolg van toenemende stroomvloei.
'n Toleransie op die resolusie van die resistor se waarde word dus vereis om hierdie veranderinge te verantwoord.
Byvoorbeeld, 'n weerstand met 'n 5% variasie in waarde (bv. 9.9 ohm in plaas van 10.0 ohm) is aanvaarbaar.
Hoë betroubaarheid – Hoëspanningsweerstande werk gewoonlik by temperature van -15ºC tot 85ºC.
Eersgenoemde is te koud om probleme soos verdraaiing van die weerstande te vermy, terwyl laasgenoemde te warm is om betroubaarheidskwessies te vermy.
'n Hoër bedryfstemperatuurreeks is dus nodig om betroubaarheidskwessies te vermy.
Stap 1: Identifiseer die behoefte
Die eerste stap wanneer 'n hoëspanningsweerstand ontwerp word, is om die bedryfspanning en bedryfsfrekwensie van die produk te identifiseer.
Byvoorbeeld, jy het dalk 'n weerstand nodig wat vir 'n maksimum van 5V gegradeer is en werk teen 'n frekwensie tussen 1kHz en 10kHz.
Vervolgens moet u die regte komponente vind om aan u behoeftes te voldoen.
'n Gewilde keuse is die keramiek spesialiteitsweerstand (CSR).
Die CSR word die meeste gebruik vir hoëkragtoepassings as gevolg van sy hoë kwaliteit konstruksie, hoë betroubaarheid en lae koste.
Nog 'n gewilde keuse is die FR-4 PCB-materiaal vanweë die kostedoeltreffendheid en maklike vervaardiging daarvan.
'n Noue mededinger vir die CSR en PCB is die FR-5-materiaal.
Soos die PCB, is die FR-5-materiaal relatief goedkoop.
Die CSR en PCB het egter die voordeel dat dit onderskeidelik hoë spannings en hoë temperature kan weerstaan.
Die FR-5 materiaal, aan die ander kant, het nie die PCB se weerstand teen hoë spannings nie en is dus nie so betroubaar in sommige toepassings nie.
Stap 2: Kies die regte materiaal
Wanneer jy die regte materiaal vir jou hoogspanningsweerstand kies, moet jy kennis neem van die bedryfspanning en die materiaal se bedryfstemperatuur.
Byvoorbeeld, die PCB-materiaal word die meeste gebruik by temperature onder -20ºC.
Die CSR en PCB het die voordeel dat dit onderskeidelik hoë spannings en hoë temperature kan weerstaan.
'n Relatief nuwe soort materiaal is die FR-5-polimeer met 'n metaalkern.
Die polimeer is goedkoper as die PCB- en FR-5 PCB-materiaal en word dikwels by hoër bedryfstemperature gebruik.
Dit is egter nie so duursaam soos die PCB of FR-4 nie en kan deur vog beskadig word.
Wanneer jy die regte materiaal vir jou hoogspanningsweerstand kies, moet jy kennis neem van die bedryfspanning en die materiaal se bedryfstemperatuur.
Stap 3: Bereken Kapasitansie en ESR
Weerstande het 'n sekere hoeveelheid kapasitansie, wat hul frekwensie en impedansie beïnvloed.
Die ESR (Equivalent Series Resistance) waarde is die ekwivalente weerstand van die kapasitansie en is baie belangrik, aangesien dit verantwoordelik is vir die DC-komponent van die impedansie.
Kapasitansie word gemeet in picofarads (pF) of millifarads (mF).
In die meeste gevalle is die 1%-toleransie van die kapasitor meer as genoeg vir 'n hoëspanningsweerstand.
Die ESR is die ekwivalente weerstand van die kapasitansie en is baie belangrik, aangesien dit verantwoordelik is vir die GS-komponent van die impedansie.
Stap 4: Voeg dele by om 'n skematiese bordsjabloon te skep
Sodra jy die komponente geïdentifiseer het, hul waardes bereken het en 'n materiaal vir jou hoogspanningsweerstand gekies het, is dit tyd om dit saam te stel op 'n skematiese bordsjabloon.
Die skematiese bordsjabloon is 'n standaard uitleg van soldeerlose broodborde wat gebruik word om elektroniese stroombane te ontwerp.
Die uitleg moet 'n kolom van komponente aan die linkerkant en 'n kolom van kragrelings aan die regterkant hê.
Daar is 'n paar dinge om in gedagte te hou tydens die ontwerp van 'n skematiese bordsjabloon.
Eerstens moet jy seker maak dat die komponente behoorlik geplaas is en binne die aanbevole voetspoor van die kragrelings is.
Tweedens moet jy seker maak dat die komponente met laer spanning aangedryf word.
Laastens moet jy seker maak dat die stroombaan beskerm word teen enige hoë spanning wat teenwoordig mag wees.