便攜式手持醫療設備無論在醫療機構還是在病人家中，均能改善病患護理情況。對電子電路保護器件的正確使用是醫療設備設計中一個重要部分，以確保可靠性和安全性。

　　電路保護是一項重要的設計元素

　　便攜式醫療儀器，如血糖儀、血壓計以及氧氣測量儀，可以設計成具有通信功能，以在病患和幾乎處在任何位置的照顧者之間提供持續的溝通功能。這將有希望以較低成本實現病患護理的改善，但卻需要設備設計人員在他們的電路設計以及元件選擇上更加密切關注可靠性和安全性問題。

　　過電壓和過電流保護元件的使用便是一個關鍵的設計考慮因素。必須要考慮的主要子系統包括通信接口、直流輸入/充電電路、電池組、傳感器、液晶顯示器、鍵盤和按鈕。

　　圖1是一種通用的手持式儀器的簡化電路圖。綠色的文本框指示的是可能受到過電壓或過電流條件的電路。本文的余下部分將對電氣威脅和典型的解決方案進行介紹。

　　由于該產品將會被用戶頻繁地手持使用，主要的電氣威脅是靜電放電，在用戶走過地毯時會輕易地產生。靜電放電（ESD）能向內電路系統傳遞過高的電壓和電流。

　　幸運的是，要解決過電壓（靜電放電和雷擊浪涌）和過電流（短路和過載）情況有多種電路保護器件可用。例如，在通常用來為電池充電的USB端口上添加自復式正溫度系數（PTC）熱敏電阻器可以在便攜式儀器上提供過載電流保護。這些器件能在過載發生時對電流進行限制，然后在過載情況消失之后“復位”至低電阻值。這消除了不得不更換保險絲所帶來的不便。

　　對于過電壓保護，手持式設備不會被直接連接到交流電網，所以它將最有可能遇到低水平（殘余）浪涌事件和靜電放電沖擊。對于這些事件，使用節省空間的基于半導體技術的器件是有可能的。這些離散的和陣列式二極管提供低鉗位電壓和不同的形狀因數，以為保護提供多種設計選擇方案。這種低的鉗位電壓是基于半導體的保護的一個重要特征，因為它使得對當今尖端的且易于損壞的芯片組的保護成為可能。

　　電路保護方案舉例

　　通信接口保護是一個高優先級的問題，特別是對那些努力滿足康體佳健康聯盟對傳輸數據的互連指引的儀器制造商而言。2008年出版的康體佳第一版標準定義了為家庭保健儀器與照顧者聯系起來而起到無線和有線傳輸的藍牙和USB的特定版本。下面提供了一些實例，以說明對這些保護器件是如何應用的。

　　如圖1所示，一個手持式儀器的無線（射頻）接口可能受到通過其天線而引發的靜電放電浪涌的危害。圖2中的電路說明了一種基于半導體技術的靜電放電解決方案，能保護藍牙電路的射頻放大器輸入模塊免受靜電放電威脅。這種保護器件是一個0.5pF（以保持信號的完整性）分立二極管，能提供低鉗位電壓以保護敏感的射頻前端。

　　儀器的傳感器輸入（例如，從血糖儀的血條到控制器集成電路）是用戶和測量電路之間的接口。這種輸入同樣使得該儀器易于發生靜電放電損壞，因為該傳感器被連接到或以某種方式與用戶接觸。如圖3所示，分立二極管能在這種電路中加以使用（在該例中顯示了四條線路）。這些器件已經顯示出具有較低鉗位電壓、以及非常低的泄漏電流（<100nA），且能確保傳感器電路接收到足夠的信號以做出準確的測量。

　　便攜式醫療設備的USB端口可能被用作為內置電池組充電的電源，還可以用以與照顧者之間的數據交換。該端口可以成為靜電放電以及過載電流的入口通道。如圖4所示，一種技術組合可以提供一套完整的電路保護解決方案。首先，為了防范過電流條件，使用了一個自復式PTC器件。在這種情況下，選擇了具有非常低電阻且節省空間（0805封裝）的器件。這個特性會確保在為設備充電時將浪費的功率損耗和電壓降被減少到最低。其次，可保護電源端口和I/0線路免受靜電放電。圖4顯示了保護所有三組線路的一個陣列，且具有足夠低的電容值，以確保在高速（480Mbps）數據傳輸時不會丟失數據。

　　在醫療設備的日常使用中，用戶會平凡接觸到通斷開關和其他各種按鈕。如圖5所示，這些控件可以用0201封裝的空間效率型二極管進行保護。這些二極管具有非常強大的防止靜電放電性能（高達30kV接觸放電），它們較小的外形尺寸使它們能夠很容易地納入到電路板的設計中。分立式的行使因數還為電路板設計人員提供了很大的布局靈活性。

　　正如前面所舉例子表明，便攜式醫療設備在其整個使用壽命中受到各種電氣威脅。在電路板設計的早期階段記住最優化的保護選擇（器件、外形尺寸、位置等）是非常重要的。良好的保護設計將有助于確保在產品使用壽命期間的可靠性。

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