MOSFET在医疗电子设备的应用

VBsemi微碧半导体 2024-12-21 11:34:26

医疗电子设备是融合电子、计算机、通信等技术与医学原理的仪器设备,涵盖诊断类(如 X 射线、超声、CT 等成像设备用于疾病检测,心电、血压、血氧饱和度等监护设备用于生命体征监测)、治疗类(高频电刀、低频电刺激治疗仪等电疗设备,直线加速器、钴 - 60 治疗机等放疗设备,以及激光治疗设备)以及康复类(康复训练机器人、理疗仪等物理康复设备和助听器、人工耳蜗等功能辅助设备),在医疗全流程中作用关键,推动医疗技术进步,助力提升医疗服务与患者健康水平。

MOS 管的应用情况

MOS管在穿戴式心电信号监测设备中的应用

电源充电模块采用电池电源管理芯片BQ21040,稳压电路采用的是TLV70033DCK稳压器。而控制BQ21040和TLV70033DCK的工作电路采用MOS管开关电路。

此系统选择PMOS管SI2301DS-T1-GE3作为开关电路中的开关器件,Vds=-20V,Id=5A,导通电阻小,Rdson=43mΩ。

1.信号处理与放大:在诊断设备里,如心电监护仪,MOSFET 以高阻抗低噪特性放大微弱心电信号(毫伏微伏级),减少衰减与噪声,为后续处理供优质信号,助医生准确判断。

2.电源管理与控制

电压转换与分配:医疗设备各模块电压需求不同,MOSFET 在开关电源中,可将市电转成不同直流电压(如 220V 转 5V、3.3V 等)供各模块,便携式设备中还能优化电池续航。

电路通断控制:在成像(如 X 光机曝光控制)与超声设备(探头收发切换)中,MOSFET 像开关,依指令通断电路,且影响成像质量帧率等,待机唤醒时也能降功耗、快速响应。

3.功能切换与模式选择:像多功能电疗设备的多种刺激模式切换,及超声诊断设备的成像模式切换,MOSFET 参与控制,依需求选模式、调参数,辅助诊断治疗。

医疗电子设备中 MOS 管的选型

医疗电子设备中 MOS 管选型综合多因素。

1.电气参数

耐压值(VDS):依应用场景而定,高压应用选高耐压值,低电压应用选适配值。

电流承载能力(ID):据电路最大电流确定,大功率电路选大电流承载能力,小信号电路选小电流值。

导通电阻(RDS (on)):电源管理电路选低导通电阻提高效率,非敏感电路可放宽要求。

阈值电压(Vth):低电压低功耗电路(如 3.3V 或 1.8V 供电的微处理器外围电路),选低阈值电压且适配工作电压的,保低电压下可靠导通,降设计复杂度与功耗。

2.性能特性

开关速度:高频开关应用选高速开关 MOS 管,低频电路要求低。

噪声特性:处理微弱信号或高精度测量选低噪声 MOS 管,非敏感电路可降低要求。

输入阻抗:微弱信号放大电路选高输入阻抗,其他电路非关键因素。

3.可靠性与安全性

温度特性:医疗设备发热(X 光机等),MOSFET 需宽温工作(如 - 40℃至 125℃甚至更宽)且高温下电气参数漂移小,保稳定运行。

VBsemi 的中低压 MOS 管可凭借其能高效满足单相离线式不间断电源电路设计要求、实现高效能量转换与稳定输出电流且具有多样参数特性有效提升系统效率与可靠性等优势,成为医疗电子设备中 MOS 管的理想选择之一,其不同产品可依据医疗设备具体应用场景(如成像设备的高压电路、监护设备的信号处理电路等)对应不同电气参数与性能特性需求进行适配选用,助力医疗电子设备稳定精准运行。

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