고전압 저항기는 사전 설정된 범위 내에서 전류를 유지하기 위해 의료 기기에 사용됩니다.
사용되는 고전압은 원하는 출력 전류를 달성하기 위해 더 적은 수의 저항을 사용할 수 있음을 의미합니다.
이 저항기는 수십 년 동안 사용할 수 있어야 하므로 더 적은 재료로 제작되고 더 낮은 제조 비용이 설계에 반영됩니다.
대부분의 의료 기기는 매우 높은 전압(약 1-2V)에서 작동하지 않습니다.
그러나 몇 가지 예외가 있습니다.
많은 이식 가능한 진단 장치 (IDD)는 5-20V에서 작동하며 작동 주파수도 일반적으로 일반 범위보다 높습니다.
이는 의료 기기용 고전압 저항기를 설계할 때 비용 고려 사항이 더욱 중요해진다는 것을 의미합니다.
아래에서는 다음을 위한 저비용 솔루션을 구축할 수 있는 방법을 설명합니다. 고전압 저항기 안전성이나 신뢰성을 손상시키지 않고.
의료 기기에 사용되는 저항기는 무엇입니까?
고전압 저항기는 사전 설정된 범위 내에서 전류를 유지하기 위해 의료 기기에 사용됩니다.
사용되는 고전압은 원하는 출력 전류를 달성하기 위해 더 적은 수의 저항을 사용할 수 있음을 의미합니다.
이 저항기는 수십 년 동안 사용할 수 있어야 하므로 더 적은 재료로 제작되고 더 낮은 제조 비용이 설계에 반영됩니다.
대부분의 의료 기기는 매우 높은 전압(약 1-2V)에서 작동하지 않습니다.
그러나 몇 가지 예외가 있습니다.
많은 이식형 진단 장치(IDD)는 5-20V에서 작동하며 작동 주파수도 일반적으로 일반 범위보다 높습니다.
이는 의료 기기용 고전압 저항기를 설계할 때 비용 고려 사항이 더욱 중요해진다는 것을 의미합니다.
아래에서는 안전성이나 신뢰성을 손상시키지 않으면서 고전압 저항기를 위한 저비용 솔루션을 구축할 수 있는 방법을 설명합니다.
고전압 저항에서 찾아야 할 것
저비용 – 전압이 높다는 것은 원하는 출력 전류를 얻기 위해 훨씬 더 많은 저항이 필요하다는 것을 의미합니다.
장치의 작동 전압이 높으면 저항기 비용도 높아집니다.
제작 용이성 – 고전압 저항기는 일반적으로 직경이 1mm 미만이고 길이가 더 깁니다.
또한 일반적으로 FR-4 또는 FR-5 인쇄 회로 기판(PCB) 재료로 더 비싼 FR-32보다 작업하기가 더 쉽습니다.
고품질 구조는 저항이 수십 년 동안 지속되도록 하는 데 중요합니다.
일부 제조업체는 주석 도금 트랙을 사용하고 다른 제조업체는 주석 도금 리드를 사용합니다.
고품질 저항에는 은도금 트랙과 리드가 있습니다.
역기전력 허용 오차 – 저항이 길어지면 전선의 저항이 감소합니다.
전류 흐름의 증가로 인해 저항기의 역기전력(기전력)도 증가할 수 있습니다.
따라서 이러한 변화를 고려하려면 저항기 값의 분해능에 대한 허용 오차가 필요합니다.
예를 들어 값이 5% 변동하는 저항기(예: 9.9옴 대신 10.0옴)가 허용됩니다.
높은 신뢰성 – 고전압 저항기는 일반적으로 -15ºC ~ 85ºC의 온도에서 작동합니다.
전자는 저항을 휘게 하는 것과 같은 문제를 피하기에는 너무 차갑고, 후자는 신뢰성 문제를 피하기에는 너무 뜨겁습니다.
따라서 신뢰성 문제를 방지하려면 더 높은 작동 온도 범위가 필요합니다.
1단계: 필요성 파악
고전압 저항기를 설계할 때 첫 번째 단계는 제품의 작동 전압과 작동 주파수를 식별하는 것입니다.
예를 들어 최대 정격이 5V이고 1kHz와 10kHz 사이의 주파수에서 작동하는 저항이 필요할 수 있습니다.
다음으로 요구 사항에 맞는 올바른 구성 요소를 찾아야 합니다.
인기 있는 선택은 세라믹 특수 저항기(CSR)입니다.
CSR은 고품질 구조, 높은 신뢰성 및 저렴한 비용으로 인해 고전력 애플리케이션에 가장 일반적으로 사용됩니다.
또 다른 대중적인 선택은 비용 효율성과 제조 용이성으로 인해 FR-4 PCB 재료입니다.
CSR 및 PCB에 대한 가까운 경쟁자는 FR-5 재료입니다.
PCB와 마찬가지로 FR-5 소재는 상대적으로 저렴합니다.
그러나 CSR과 PCB는 각각 고전압과 고온을 견딜 수 있다는 이점이 있습니다.
반면에 FR-5 소재는 고전압에 대한 PCB의 저항성이 부족하여 일부 응용 분야에서 신뢰할 수 없습니다.
2단계: 올바른 재료 선택
고전압 저항에 적합한 재료를 선택할 때 작동 전압과 재료의 작동 온도를 기록해 두어야 합니다.
예를 들어, PCB 재료는 -20ºC 미만의 온도에서 가장 일반적으로 사용됩니다.
CSR과 PCB는 각각 고전압과 고온에 견딜 수 있는 장점이 있다.
상대적으로 새로운 유형의 재료는 금속 코어가 있는 FR-5 폴리머입니다.
폴리머는 PCB 및 FR-5 PCB 재료보다 저렴하며 더 높은 작동 온도에서 자주 사용됩니다.
그러나 PCB나 FR-4만큼 내구성이 떨어지며 습기에 의해 손상될 수 있습니다.
고전압 저항에 적합한 재료를 선택할 때 작동 전압과 재료의 작동 온도를 기록해 두어야 합니다.
3단계: 커패시턴스 및 ESR 계산
저항에는 주파수와 임피던스에 영향을 미치는 일정량의 정전 용량이 있습니다.
ESR(등가 직렬 저항) 값은 정전 용량의 등가 저항이며 임피던스의 DC 구성 요소를 설명하므로 매우 중요합니다.
정전용량은 피코패럿(pF) 또는 밀리패럿(mF) 단위로 측정됩니다.
대부분의 경우 커패시터의 1% 공차는 고전압 저항기에 충분합니다.
ESR은 정전 용량의 등가 저항이며 임피던스의 DC 구성 요소를 설명하므로 매우 중요합니다.
4단계: 부품을 추가하여 회로도 보드 템플릿 생성
구성 요소를 식별하고 해당 값을 계산하고 고전압 저항기의 재료를 선택했으면 회로도 보드 템플릿에 함께 넣을 차례입니다.
도식 보드 템플릿은 전자 회로를 설계하는 데 사용되는 무납땜 브레드보드의 표준 레이아웃입니다.
레이아웃에는 왼쪽에 구성 요소 열이 있고 오른쪽에 전원 레일 열이 있어야 합니다.
회로도 보드 템플릿을 설계할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 사항이 있습니다.
먼저 구성 요소가 적절하게 배치되고 파워 레일의 권장 공간 내에 있는지 확인해야 합니다.
둘째, 구성 요소가 더 낮은 전압으로 구동되는지 확인해야 합니다.
마지막으로 회로가 존재할 수 있는 모든 고전압으로부터 보호되는지 확인해야 합니다.