Резисторы высокого напряжения используются в медицинских устройствах для поддержания электрического тока в заданных пределах.
Использование высокого напряжения означает, что для достижения желаемого выходного тока можно использовать меньшее количество резисторов.
Эти резисторы должны выдерживать десятилетия использования, поэтому они изготавливаются из меньшего количества материалов, а в их конструкцию заложены более низкие производственные затраты.
Большинство медицинских устройств не работают при очень высоких напряжениях (около 1-2 В).
Однако есть и исключения.
Много имплантируемые диагностические устройства (IDD) работают при напряжении 5-20 В, и рабочая частота обычно также выше, чем общий диапазон.
Это означает, что соображения стоимости становятся более важными при разработке высоковольтного резистора для медицинских устройств.
Ниже мы объясним, как можно создать недорогое решение для высоковольтные резисторы без ущерба для безопасности и надежности.
Для чего используется резистор в медицинских устройствах?
Резисторы высокого напряжения используются в медицинских устройствах для поддержания электрического тока в заданных пределах.
Использование высокого напряжения означает, что для достижения желаемого выходного тока можно использовать меньшее количество резисторов.
Эти резисторы должны выдерживать десятилетия использования, поэтому они изготавливаются из меньшего количества материалов, а в их конструкцию заложены более низкие производственные затраты.
Большинство медицинских устройств не работают при очень высоких напряжениях (около 1-2 В).
Однако есть и исключения.
Многие имплантируемые диагностические устройства (IDD) работают при напряжении 5–20 В, и рабочая частота обычно также выше, чем общий диапазон.
Это означает, что соображения стоимости становятся более важными при разработке высоковольтного резистора для медицинских устройств.
Ниже мы объясним, как можно создать недорогое решение для высоковольтных резисторов без ущерба для безопасности и надежности.
Что искать в высоковольтном резисторе
Низкая стоимость. Высокое напряжение означает, что для достижения желаемого выходного тока требуется гораздо больше резисторов.
Если устройство имеет высокое рабочее напряжение, стоимость резисторов также будет выше.
Простота изготовления. Высоковольтные резисторы обычно имеют диаметр менее 1 мм и большую длину.
Обычно они также изготавливаются из материала печатной платы (ПП) FR-4 или FR-5, с которым легче работать, чем с более дорогим FR-32.
Высококачественная конструкция важна для обеспечения того, чтобы резисторы прослужили десятилетиями.
Некоторые производители используют луженые дорожки, в то время как другие используют луженые выводы.
Резисторы более высокого качества имеют посеребренные дорожки и выводы.
Допустимое отклонение от противо-ЭДС. Чем длиннее резисторы, тем меньше сопротивление провода.
Противо-ЭДС резистора (электродвижущая сила) также может увеличиваться из-за увеличения протекающего тока.
Поэтому для учета этих изменений требуется допуск на разрешение значения резистора.
Например, допустим резистор с 5-процентным изменением номинала (например, 9.9 Ом вместо 10.0 Ом).
Высокая надежность – высоковольтные резисторы обычно работают при температурах от -15°C до 85°C.
Первый слишком холодный, чтобы избежать таких проблем, как деформация резисторов, а второй слишком горячий, чтобы избежать проблем с надежностью.
Поэтому требуется более высокий диапазон рабочих температур, чтобы избежать проблем с надежностью.
Шаг 1: Определите потребность
Первым шагом при проектировании высоковольтного резистора является определение рабочего напряжения и рабочей частоты изделия.
Например, вам может понадобиться резистор, рассчитанный на максимальное напряжение 5 В и работающий на частоте от 1 кГц до 10 кГц.
Затем вам нужно найти правильные компоненты для удовлетворения ваших потребностей.
Популярным выбором является специальный керамический резистор (CSR).
CSR чаще всего используется для приложений высокой мощности из-за его высококачественной конструкции, высокой надежности и низкой стоимости.
Другим популярным выбором является материал для печатных плат FR-4 из-за его экономичности и простоты изготовления.
Близким конкурентом CSR и PCB является материал FR-5.
Как и печатная плата, материал FR-5 относительно дешев.
Тем не менее, CSR и печатная плата обладают тем преимуществом, что могут выдерживать высокое напряжение и высокую температуру соответственно.
Материал FR-5, с другой стороны, не обладает устойчивостью печатной платы к высоким напряжениям и поэтому не так надежен в некоторых приложениях.
Шаг 2: Выберите правильный материал
При выборе подходящего материала для высоковольтного резистора необходимо учитывать рабочее напряжение и рабочую температуру материала.
Например, материал для печатных плат чаще всего используется при температурах ниже -20ºC.
Преимущество CSR и печатной платы состоит в том, что они могут выдерживать высокое напряжение и высокую температуру соответственно.
Относительно новым типом материала является полимер ФР-5 с металлическим ядром.
Полимер дешевле, чем материалы для печатных плат и FR-5, и часто используется при более высоких рабочих температурах.
Однако он не такой прочный, как текстолит или FR-4, и может быть поврежден влагой.
При выборе подходящего материала для высоковольтного резистора необходимо учитывать рабочее напряжение и рабочую температуру материала.
Шаг 3: Рассчитайте емкость и ESR
Резисторы имеют определенную емкость, которая влияет на их частоту и импеданс.
Значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) является эквивалентным сопротивлением емкости и очень важно, поскольку оно учитывает постоянную составляющую импеданса.
Емкость измеряется в пикофарадах (пФ) или миллифарадах (мФ).
В большинстве случаев допуск конденсатора в 1% более чем достаточен для высоковольтного резистора.
ESR является эквивалентным сопротивлением емкости и очень важен, так как учитывает постоянную составляющую импеданса.
Шаг 4. Добавьте детали для создания шаблона схемы схемы
После того, как вы идентифицировали компоненты, рассчитали их значения и выбрали материал для высоковольтного резистора, пришло время собрать их вместе на шаблоне схемы.
Шаблон схемной платы представляет собой стандартную компоновку макетных плат без пайки, которые используются для разработки электронных схем.
Компоновка должна иметь столбец компонентов слева и столбец шин питания справа.
Есть несколько моментов, о которых следует помнить при разработке шаблона схемы.
Во-первых, необходимо убедиться, что компоненты размещены правильно и находятся в пределах рекомендованной площади шин питания.
Во-вторых, вам нужно убедиться, что компоненты питаются от более низких напряжений.
Наконец, вам нужно убедиться, что цепь защищена от любых высоких напряжений, которые могут присутствовать.