創新電容器在醫療電子中的應用與選型
發布時間:2012-10-31 來源:Pat Gormally,威世半導體 責任編輯:sunnypeng
【導讀】電容器被廣泛應用於電子醫療設備來過濾高、低頻噪聲,用作大容量的儲能器件,以及用於諧振電路和定時電路。本文分享針對醫療電子中電容的應用與選型,涵蓋開關電源中的電容、新型鉭電容、無線感應耦合充電、高壓電弧防護電容、用於MRI的新型無磁電容…
開關電源中的電容
電子醫療器械中,需要對電源進行高精度的控製和調節,才能支持設備執行每一功能。交、直zhi流liu電dian源yuan均jun被bei廣guang泛fan應ying用yong於yu這zhe些xie場chang合he。開kai關guan電dian源yuan用yong於yu對dui這zhe些xie電dian源yuan進jin行xing控kong製zhi,由you於yu具ju有you顯xian著zhu優you點dian,開kai關guan電dian源yuan已yi成cheng為wei大da部bu分fen電dian子zi產chan品pin的de標biao準zhun電dian源yuan。
dianrongkeyonglaijianshaowenbobingxishoukaiguanwenyaqichanshengdezaosheng,tahaikeyiyongyuhoujiwenya,tigaoshebeidewendingxingheshuntaixiangyingnengli。dianyuanshuchuzhongbuyingchuxianrenhewenbozaoshenghuocanliudoudong。zhexiedianluchangcaiyongtandianronglaijiangdiwenbo,dantandianrongyoukenengshoudaokaiguanwenyaqidezaoshengyingxiangerchanshengbuanquandeshunbianxianxiang。
為保證可靠工作,必須降低鉭電容的額定電壓。例如,額定值為10uF/35V的D型鉭電容,工作電壓應降低到17V,如果用在電源輸入端過濾紋波,額定35V鉭電容可在高達17V的電壓導軌上可靠地工作。
高壓電源總線係統一般很難達到額定電壓降低50%的指標。這種情況限製了鉭電容用於電壓導軌大於28V的應用。目前,由於鉭電容需要被降額使用,高壓濾波應用唯一可行的辦法是采用體積較大且帶引線的電解電容,而不是鉭電容。
新型鉭電容
為解決降低額定電壓的問題,Vishay研發部門開發出了具有更高額定電壓等級的新係列SMD固體鉭電容器,額定電壓高達75WVDC。50V額定電壓電容在28V以及更高電壓導軌中的應用引起了設計人員的擔心,而采用Vishay新型的63V和75V鉭電容,可達到額定電壓降低50%的行業認可安全指標。電介質成形更薄、更一致,使SMD固體鉭電容的額定電壓能夠達到75V,從而實現了提高額定電壓的技術突破。成形工藝中對多道工序進行了改進:降jiang低di了le成cheng形xing加jia工gong過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de機ji械xie應ying力li集ji中zhong,降jiang低di了le電dian容rong成cheng形xing過guo程cheng中zhong電dian解jie液ye的de局ju部bu過guo熱re,提ti高gao了le電dian介jie質zhi成cheng形xing過guo程cheng中zhong電dian解jie液ye濃nong度du和he純chun度du的de一yi致zhi性xing。新xin型xing電dian容rongT97係列的額定電壓達75V,83係列達63V。
無線感應耦合充電
大量的感應充電器采用返馳式轉換器。感應充電為醫療設備電池提供充電電能,同時,感應充電器也被用於大量的便攜式設備(如牙刷)中。
縮小充電電池尺寸有助於減小采用無線感應充電電路的植入式醫療設備的體積。無線感應充電器可為設備上安裝的微小薄膜(如Cymbet EnerChip)充電式儲能器件安全地充電。感應充電器采用了並聯LC(電感、電容)諧振儲能電路的工作原理。圖1所示為Cymbet公司的CBC- EVAL-11 RF感應充電器評估套件。
Vishay 595D係列1000uF鉭電容被用作Cymbet接收電路板的C5電容,為無線電發射等負載提供脈衝電流。此款感應充電器的輸入與輸出之間具有良好的隔離,這是醫用設備的重要要求。
在zai一yi些xie電dian壓ya較jiao高gao的de感gan應ying充chong電dian器qi應ying用yong中zhong,需xu要yao采cai用yong高gao壓ya穩wen定ding的de電dian容rong作zuo為wei諧xie振zhen電dian容rong。由you於yu感gan應ying充chong電dian器qi的de初chu級ji線xian圈quan需xu要yao采cai用yong交jiao流liu電dian壓ya驅qu動dong,因yin此ci必bi須xu對dui電dian容rong進jin行xing相xiang應ying的de調tiao整zheng。感gan應ying充chong電dian器qi需xu要yao具ju備bei高gao擊ji穿chuan電dian壓ya(VBD)性xing能neng,同tong時shi,某mou些xie應ying用yong中zhong還hai需xu要yao防fang護hu高gao壓ya電dian弧hu放fang電dian。為wei避bi免mian電dian弧hu放fang電dian,電dian路lu板ban一yi般ban敷fu有you保bao護hu塗tu層ceng,或huo者zhe通tong過guo合he理li安an排pai元yuan器qi件jian布bu局ju達da到dao高gao壓ya側ce與yu電dian路lu板ban其qi他ta部bu分fen隔ge離li的de效xiao果guo,等deng。但dan這zhe種zhong方fang法fa往wang往wang需xu要yao很hen大da的de電dian路lu板ban空kong間jian,因yin為wei高gao壓ya電dian路lu通tong常chang采cai用yong體ti積ji較jiao大da的de引yin線xian型xing通tong孔kong插cha裝zhuang電dian容rong。
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高壓電弧防護電容解決方案
為解決這一問題,Vishay推出了一係列的HVArc(高壓電弧)防護MLCC(多層貼片陶瓷電容),kefangzhidianhufangdian,tongshijieshengkongjian。zhexiexinqijianzaijiaogaodedianyadingeneijuyouzuidarongliang,bingqietigaoledianyajichuandenaishounengli。gaoyadianhufangdianhuizaochengduanlu,bingyoukenengsunhuaiqitayuanqijian。biaozhundegaoyaSMD電容最終將會失效短路,這取決於電弧放電的次數和存在問題的部分。Vishay HVArc防護電容可以吸收所有的能量,因此,此電容能夠在高壓下進行正常工作,至少在達到高壓擊穿極限之前,不會產生破壞性電弧放電。
HVArc防護電容的VBD分布由器件采用的獨特設計來控製,VBD可達3kV或以上。本產品采用了NPO和X7R電介質。
用於MRI的新型無磁電容
磁共振成像(MRI)設備內部或周邊電路中所使用的電容及其他電子元器件需要屏蔽或封裝在MRI室外。電容的電介質、電極材料或端接材料中可能含有鐵質或磁性材料。為提高圖像分辨率,MRI係統的磁場水平不斷提高,而MRI室內使用的電容會造成磁場畸變。因此,需要減少或完全消除大部分電容中的磁性材料。
最新推出的係列MLCC在電極和端接結構中采用非鐵材料,來滿足消除磁化的要求。無磁結構可以采用X7R和NPO電介質。外形尺寸為0402至 1812,符合EIA規格。Vishay還在最終測試時采用了專用電容分選設備,以確保所有無磁電容均能符合技術要求。
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