Perintang voltan tinggi digunakan dalam peranti perubatan untuk mengekalkan arus elektrik dalam julat pratetap.
Voltan tinggi yang digunakan bermakna bilangan perintang yang lebih kecil boleh digunakan untuk mencapai arus keluaran yang dikehendaki.
Perintang ini perlu dapat menahan penggunaan selama beberapa dekad, jadi ia dibina dengan bahan yang lebih sedikit dan kos pembuatan yang lebih rendah diambil kira dalam reka bentuk mereka.
Majoriti peranti perubatan tidak beroperasi pada voltan yang sangat tinggi (sekitar 1-2V).
Walau bagaimanapun, terdapat beberapa pengecualian.
banyak peranti diagnostik yang boleh diimplan (IDD) beroperasi pada 5-20V, dan kekerapan operasi biasanya lebih tinggi daripada julat umum juga.
Ini bermakna pertimbangan kos menjadi lebih penting apabila mereka bentuk perintang voltan tinggi untuk peranti perubatan.
Di bawah kami akan menerangkan cara anda boleh membina penyelesaian kos rendah untuk perintang voltan tinggi tanpa menjejaskan keselamatan atau kebolehpercayaan.
Apakah Perintang Digunakan dalam Peranti Perubatan?
Perintang voltan tinggi digunakan dalam peranti perubatan untuk mengekalkan arus elektrik dalam julat pratetap.
Voltan tinggi yang digunakan bermakna bilangan perintang yang lebih kecil boleh digunakan untuk mencapai arus keluaran yang dikehendaki.
Perintang ini perlu dapat menahan penggunaan selama beberapa dekad, jadi ia dibina dengan bahan yang lebih sedikit dan kos pembuatan yang lebih rendah diambil kira dalam reka bentuk mereka.
Majoriti peranti perubatan tidak beroperasi pada voltan yang sangat tinggi (sekitar 1-2V).
Walau bagaimanapun, terdapat beberapa pengecualian.
Banyak peranti diagnostik implan (IDD) beroperasi pada 5-20V, dan kekerapan operasi biasanya lebih tinggi daripada julat umum juga.
Ini bermakna pertimbangan kos menjadi lebih penting apabila mereka bentuk perintang voltan tinggi untuk peranti perubatan.
Di bawah ini kami akan menerangkan cara anda boleh membina penyelesaian kos rendah untuk perintang voltan tinggi tanpa menjejaskan keselamatan atau kebolehpercayaan.
Perkara yang Perlu Diperhatikan dalam Perintang Voltan Tinggi
Kos rendah - Voltan tinggi bermakna lebih banyak perintang diperlukan untuk mencapai arus keluaran yang dikehendaki.
Jika peranti mempunyai voltan operasi yang tinggi, kos perintang juga akan menjadi lebih tinggi.
Kemudahan fabrikasi – Perintang voltan tinggi biasanya di bawah diameter 1mm dan panjangnya lebih panjang.
Ia biasanya juga bahan papan litar bercetak (PCB) FR-4 atau FR-5, yang lebih mudah untuk digunakan berbanding FR-32 yang lebih mahal.
Pembinaan yang lebih berkualiti adalah penting untuk memastikan perintang bertahan selama beberapa dekad.
Sesetengah pengeluar menggunakan landasan bersalut timah manakala yang lain menggunakan petunjuk bersalut timah.
Perintang berkualiti tinggi mempunyai trek dan petunjuk bersalut perak.
Toleransi Back-EMF – Apabila perintang semakin panjang, rintangan wayar berkurangan.
EMF belakang perintang (daya gerak elektrik) juga boleh meningkat disebabkan peningkatan aliran arus.
Oleh itu, toleransi pada resolusi nilai perintang diperlukan untuk mengambil kira perubahan ini.
Sebagai contoh, perintang dengan variasi nilai 5% (cth, 9.9 ohm dan bukannya 10.0 ohm) boleh diterima.
Kebolehpercayaan tinggi – Perintang voltan tinggi biasanya beroperasi pada suhu -15ºC hingga 85ºC.
Yang pertama terlalu sejuk untuk mengelakkan masalah seperti meledingkan perintang, manakala yang kedua terlalu panas untuk mengelakkan masalah kebolehpercayaan.
Oleh itu julat suhu operasi yang lebih tinggi diperlukan untuk mengelakkan masalah kebolehpercayaan.
Langkah 1: Kenalpasti Keperluan
Langkah pertama apabila mereka bentuk perintang voltan tinggi ialah mengenal pasti voltan operasi dan kekerapan operasi produk.
Sebagai contoh, anda mungkin memerlukan perintang yang dinilai untuk maksimum 5V dan beroperasi pada frekuensi antara 1kHz dan 10kHz.
Seterusnya, anda perlu mencari komponen yang sesuai untuk memenuhi keperluan anda.
Pilihan yang popular ialah perintang khusus seramik (CSR).
CSR paling biasa digunakan untuk aplikasi kuasa tinggi kerana pembinaannya yang berkualiti tinggi, kebolehpercayaan yang tinggi dan kos yang rendah.
Pilihan popular lain ialah bahan PCB FR-4 kerana keberkesanan kos dan kemudahan fabrikasi.
Pesaing rapat kepada CSR dan PCB ialah bahan FR-5.
Seperti PCB, bahan FR-5 agak murah.
Walau bagaimanapun, CSR dan PCB mempunyai kelebihan masing-masing untuk menahan voltan tinggi dan suhu tinggi.
Bahan FR-5, sebaliknya, tidak mempunyai ketahanan PCB terhadap voltan tinggi dan oleh itu tidak boleh dipercayai dalam sesetengah aplikasi.
Langkah 2: Pilih Bahan yang Tepat
Apabila memilih bahan yang sesuai untuk perintang voltan tinggi anda, anda perlu mengambil perhatian voltan operasi dan suhu operasi bahan.
Sebagai contoh, bahan PCB paling biasa digunakan pada suhu di bawah -20ºC.
CSR dan PCB mempunyai kelebihan masing-masing mampu menahan voltan tinggi dan suhu tinggi.
Jenis bahan yang agak baru ialah polimer FR-5 dengan teras logam.
Polimer adalah lebih murah daripada bahan PCB dan FR-5 PCB dan sering digunakan pada suhu operasi yang lebih tinggi.
Walau bagaimanapun, ia tidak tahan lama seperti PCB atau FR-4 dan boleh rosak oleh kelembapan.
Apabila memilih bahan yang sesuai untuk perintang voltan tinggi anda, anda perlu mengambil perhatian voltan operasi dan suhu operasi bahan.
Langkah 3: Kira Kapasitan dan ESR
Perintang mempunyai jumlah kapasitansi tertentu, yang mempengaruhi frekuensi dan impedansnya.
Nilai ESR (Equivalent Series Resistance) ialah rintangan setara bagi kapasitans dan agak penting, kerana ia menyumbang kepada komponen DC impedans.
Kapasitans diukur dalam picofarads (pF) atau milifarad (mF).
Dalam kebanyakan kes, toleransi 1% kapasitor adalah lebih daripada cukup untuk perintang voltan tinggi.
ESR ialah rintangan setara bagi kapasitansi dan agak penting, kerana ia menyumbang kepada komponen DC impedans.
Langkah 4: Tambah Bahagian untuk Mencipta Templat Papan Skema
Sebaik sahaja anda telah mengenal pasti komponen, mengira nilainya, dan memilih bahan untuk perintang voltan tinggi anda, sudah tiba masanya untuk meletakkannya bersama-sama pada templat papan skematik.
Templat papan skematik ialah susun atur standard papan roti tanpa pateri yang digunakan untuk mereka bentuk litar elektronik.
Susun atur hendaklah mempunyai lajur komponen di sebelah kiri dan lajur rel kuasa di sebelah kanan.
Terdapat beberapa perkara yang perlu diingat semasa mereka bentuk templat papan skematik.
Mula-mula, anda perlu memastikan bahawa komponen diletakkan dengan betul dan berada dalam jejak yang disyorkan rel kuasa.
Kedua, anda perlu memastikan bahawa komponen dikuasakan dengan voltan yang lebih rendah.
Akhir sekali, anda perlu memastikan bahawa litar dilindungi daripada sebarang voltan tinggi yang mungkin ada.