过压保护器件如何应用医疗电子

医疗设备不断提供医学科学技术水平的基本条件，也是现代化程度的重要标志，医疗设备已成为现代医疗的一个重要领域。

医疗设备除了必须符合国际认可标准之外，其他如基本的性能和采用的电源是否符合规格都非常重要，因为病人的健康会直接或间接受其影响。但凡与病人护理、临床治疗、健康情况监察、或影像扫描有关的电子医疗设备，其电源若出现无法通电、失电或其他方面的问题，所产生的后果会直接影响病人的健康，甚至对病人造成短暂性或永久性的伤害。

在其使用期内，医疗器械电路会在很多方面遭受各种电气威胁。简言之，任何一个电源或通信接口都是一个电气瞬变的潜在入口，并且在该设备使用期内也很容易受到破坏。因此，需注意电源（电池组、直流输入、交流输入）、微处理器、话筒/扩音器线路、通信接口（有线和无线）、传感器、LCD显示器、小键盘和按键。下面介绍医疗电子中常用的过压保护器件：

气体放电管（GDT）通常用于保护电信线路、数据通信线路和其他装置（设备）的信号线路，不受浪涌电压的影响。该器件可以承受高达40，000安培的浪涌电流，因而是降低闪电造成瞬变的理想选择。

压敏电阻（可变电阻器）可以让过高瞬变电压产生的电流避开敏感设备。分为两大主要类型：

多层压敏电阻（MLV）可以为0-120V直流供电的敏感设备提供中低能量瞬变（0.05-2.5焦耳）的保护。这些多层压敏电阻最常用于ESD保护。

金属氧化物压敏电阻（MOV）可提供0.1-10，000焦耳的额定能量，让敏感元件避开瞬变电流。对于低压直流电源端口或信号端口，压敏电阻综合了高浪涌和小尺寸圆盘的优势，为需要节省空间的设计提供了理想选择。例如，一个10mm的压敏电阻可承受最大2，000A的浪涌电流，这是相同尺寸的标准MOV所承受最大浪涌电流的四倍。该器件可以保护电路不受电气威胁的损害，如感应雷击干扰、系统开关瞬变脉冲和电源的异常快速瞬变。

聚合物ESD抑制器具有低结电容（~0.05pF）和快速箝位能力，所以是高速数字I/O和RF线路的理想选择。低结电容有助于保证不会发生误码或失真。

瞬变电压抑制（TVS）二极管保护各种电路和元件，不受直流电源线常见的各种威胁的影响。该二极管的p-n结横截面比常规二极管大很多，从而可以在不会产生损害的情况下将较大的电流导通到地，使瞬变电压被抑制到低于采用其他技术的水平。瞬变功率额定值在400瓦-15，000瓦之间，最高15，000A@8x20us的波形。

半导体二极管保护阵列（SPA）设计用于保护模拟和数字信号线路不受ESD和其他瞬变过电压的影响。此外，还可以在较小的空间中使用多通道阵列提供ESD保护，并且钳位电压低于其他技术，从而提供尽可能最好的保护。

半导体放电管设计应用抑制电信和数据通信设备的瞬变过电压，并且能够在达到击穿电压的几毫微秒内将高达5，000A的电流导地。

可靠性对医疗电子产品的重要性不言而喻。由于使用环境日趋复杂，产品面临的可靠性挑战也越来越大。