TVS瞬態二極管在SPECT探測器系統中運用分析

摘要：TVC全稱為TransientVoltageSuppressors，譯為瞬態抑制電壓器，以瞬態干擾為切入點分析TVS瞬態二極管的實際應用，在明確TVS瞬態二極管主要參數的基礎上，結合單光子發射計算機斷層成像術（SinglePhotonEmissionComputedTomography，SPECT）探測器系統展開應用實踐分析，探索SPECT探測器系統中TVS瞬態二極管的應用場景。在應用分析期間，發現TVS瞬態二極管在電路保護方面具有顯著優勢，故以TVS瞬態二極管為支撐設計應用模塊，合理選用TVS瞬態二極管并進行保護電路設計，完成設計運用后，發現TVS瞬態二極管在SPECT探測器系統中表現出了優異性能作用。

關鍵詞：TVS瞬態二極管SPECT探測器瞬態干擾保護電路

中圖分類號：TH789

ApplicationAnalysisofTVSTransientDiodeinSPECTDetectorSystem

HUHuiting

Taiyuan CentralHospital（PekingUniversityFirstHospitalTaiyuanHospital），TaiyuanCity，ShanxiProvince，030000China

Abstract：TVC，isalsoknownasTransientVoltageSuppressors.ThhispapertakestransientinterferenceasthestartingpointtoanalyzethepracticalapplicationofTVStransientdiodes.OnthebasisofclarifyingthemainparametersofTVStransientdiodes，combinedwithSinglePhotonEmissionComputedTomography（SPECT）detectorsystem，itconductspracticalapplicationanalysisandexplorestheapplicationscenariosofTVStransientdiodesinSPECTdetectorsystem.Duringtheapplicationanalysis，itisfoundthatTVStransientdiodeshavesignificantadvantagesincircuitprotection.Therefore，theapplicationmoduleisdesignedwithTVStransientdiodesasthesupport，andTVStransientdiodesareselectedreasonablyforprotectioncircuitdesign.Aftercompletingthedesignandapplication，itisfoundthatTVStransientdiodeshaveshownexcellentperformanceinSPECTdetectorsystems.

KeyWords：TVStransientdiode;SPECTdetector;Transientinterference;Protectioncircuit

TVS瞬態二極管屬于高效能保護構件，若其遭受瞬態能量沖擊，該構件會調整兩極電壓箝位，將兩極高阻抗轉化為低阻抗，對浪涌功率直接吸收，借助該方式對電子線路中的精密元器件形成保護，使內部元器件不受高能量浪涌脈沖影響而被損壞。與其他保護構件相較，TVS瞬態二極管具有漏電流低、瞬態功率大、響應速度快的優勢，現已在各類儀器儀表、電子鎮流器、交直流電源、計算機系統等結構中實現了充分運用。因此，可將TVS瞬態二極管運用至SPECT探測器系統中。

1TVS瞬態二極管主要參數

1.1額定反向關斷電壓

額定反向關斷電壓是指TVS瞬態二極管在持續工作狀態下所表現出的脈沖電壓或直流電壓，若TVS瞬態二極管兩極間存在反向電壓時，其將會進入關斷狀態，此時所流經的電流低于最大反向漏電流。

1.2最小擊穿電壓

最小擊穿電壓是指TVS瞬態二極管擊穿電壓。通常情況下，TVS瞬態二極管在25℃狀態下不會陷入雪崩，若TVS瞬態二極管流經符合規定的電流，即1mA電流（IR），此時該電流與TVS瞬態二極管兩極電壓相加，則為最小擊穿電壓。按照最小擊穿電壓與TVS瞬態二極管的離散程度，可將最小擊穿電壓細致分為5%、10%兩種。

1.3電容量（C）

電容量最終數值由雪崩結截面決定，可通過測定1MHz頻率獲得，通常電容量與TVS瞬態二極管電流承受力之間存在正比關系，TVS瞬態二極管電流承受力越高則電容量越大。

1.4箝位時間（TC）

箝位時間是指TVS瞬態二極管從0電壓達到最小擊穿電壓的事件。

1.5箝位因子

若TVS瞬態二極管有20ms持續時間的脈沖峰值電流流過，將會在兩極位置出現最大峰值電壓，即最大箝位電壓。

2&nbo+rdrTxqWPsyuwv3qr/HlA==sp;SPECT探測器系統中TVS瞬態二極管的運用策略

2.1確定TVS瞬態二極管應用模塊

SPECT探測器系統屬于核醫學影像設備，可借助探測器來掃描、探測、跟蹤人體內放射性核素的發展與變化情況，并采用計算機分析的方式，直觀生成斷層影像圖、平片影像圖，借助SPECT探測器系統影像圖精準清晰表現人體內部臟器的引流、功能、代謝、血流情況，繼而指導臨床治療方案的編制，使治療方案更加符合人體實際情況。SPECT探測器系統從本質上來看屬于一種，其以γ照相機為基礎，由計算機、運動機架、探測器、輔助設備構成，其成像原理可見圖1。

為確保SPECT探測器系統能夠真正在現代化醫療系統內得到推廣應用，可引入TVS瞬態二極管，用于提升SPECT探測器系統運行安全性。結合應用來看，SPECT探測器系統進入運行狀態后，其運動模塊將會呈現出“高速開始-驟然中斷”特征，且系統a2427e9aec176e71170d9c9a68fc79bbe73a312b06b4fafd9920bf4f6c8fb633內部結構復雜，在運行過程中會引發諸多安全隱患，此時需借助TVS瞬態二極管消除潛在安全隱患，以防產生醫療事故。在TVS瞬態二極管應用過程中，為確保其能夠充分發揮作用，可圍繞TVS瞬態二極管在SPECT探測器系統內部構建一個安全保護模塊，借助TVS瞬態二極管的瞬態抑制功能而對SPECT探測器系統內部元器件形成保護，以此化解其運行安全問題。

2.2TVS瞬態二極管選擇運用要點

（1）要求所選用的TVS瞬態二極管額定反向關斷電壓等于、大于被保護電路最大工作電壓，若未滿足該條件，則能使SPECT探測器系統內部元器件提前雪崩或漏電流過多而干擾信息系統電路的正常穩定運行。（2）要求TVS瞬態二極管最大反向箝位電壓低于被保護電路損壞電壓。（3）特定脈沖持續時間內，要求TVS瞬態二極管最大峰值脈沖功率不可低于被保護電路峰值脈沖功率，在此基礎上明確最大箝位電壓，須使其峰值脈沖電流超過瞬態浪涌電流。（4）對SPECT探測器系統運行過程中所能夠形成的脈沖群沖擊規律進行確認，并基于此選擇TVS瞬態二極管，要求TVS瞬態二極管具備相對穩定的平均穩態功率。（5）要求嵌入SPECT探測器系統安全保護模塊內的TVS瞬態二極管可對數據接口電路形成全方位的保護，并確保TVS瞬態二極管具備良好適宜的電容量參數。（6）以SPECT探測器系統安全保護模塊設計要求為依據，選擇TVS瞬態二極管結構，其在交流電路中的適用性較強，而在多線保護場景中，需要將TVS瞬態二極管設置為陣列結構[1]。

2.3TVS瞬態二極管保護電路設計

2.3.1運動模式

SPECT探測器系統在醫療事業中的臨床使用時，主要按照探測器、人體間的距離確認系統設備使用位置，綜合考慮輪廓掃描裝置、病人擺位情況后，將SPECT探測器系統放置在理想位置。SPECT探測器系統進入運行狀態后，其探測器則會出現頻繁啟閉現象，引發反電動勢對設備造成沖擊，具體可見圖2[2]。受到反電動勢沖擊影響，SPECT探測器系統電機帶動負載旋轉，此時可結合楞次定律確認電動勢旋轉反向，并以此為依據確認反電動勢方向。在反電動勢沖擊作用下，SPECT探測器系統電源陷入過壓保護狀態，電壓不穩，繼而影響設備構件運行，引發電機故障，必須對該問題進行解決。現階段SPECT探測器系統中基本已配備輪廓掃描裝置，該裝置在使用時，要求裝置表面貼近人體表面，同時繪制人體曲線。此外，旋轉主機架、病人前期擺位情況在運行過程中均會出現較大速度變化，反電動勢形成。針對該問題，則可按照圖2所示結構增設保護電路，以此實現反電動勢保護，對瞬態干擾問題進行抑制。

2.3.2保護電路設計

在該次研究中，經綜合比選后，最終選用SM15TY瞬態抑制二極管，其耐高溫性能強、漏電流低，且具備高功率、響應快、箝位電壓準確的優勢，將其運用至SPECT探測器系統保護電路中能夠發揮出良好價值。該保護電路由單相、雙相二極管構成，同時配備相應的輔助性元器件。待SPECT探測器系統進入工作狀態后，驅動器可對電機的旋轉狀態進行抑制，電機電源與驅動器電源相分離，以此極大規避了反電動勢等瞬態干擾問題。但該電源結構無法滿足SPECT探測器系統電機設備的正常運行需求，需優化電機供電電源。應用SM15TY瞬態抑制二極管保護電路后，電機供電電源在電路運行期間不會形成特殊衰減，可滿足電源供給需求[3]。若SPECT探測器系統電機設備在運行過程中出現驟然停止現象，將會形成反電動勢，其方向與電機電源供給電動勢方向相反，二極管結構采用并聯的方式設置在電源兩側，當反電動勢出現后，TVS瞬態二極管保護電路則會根據瞬態干擾現象進行應對，并快速轉入反向導通狀態，使SPECT探測器系統整體結構的運行參數均達到安全區間，繼而實現對瞬態干擾問題的抑制，對SPECT探測器系統內部元器件形成保護[4]。

2.4保護電路實際使用與效果分析

TVS瞬態二極管可對SPECT探測器系統內部主體結構形成保護，且圍繞TVS瞬態二極管所構建的保護電路具有安裝簡單、體積較小的優勢，將其運用至SPECT探測器系統可對電路形成保護。為了解該保護電路的實際運用效果，采用運行實踐的方式加以檢驗，發現TVS瞬態二極管保護電路運行后，SPECT探測器系統的電壓出現改善現象，波動變小，電源穩定，且電源與電壓不受SPECT探測器系統頻繁啟閉狀態影響。在此基礎上進行穩定性分析，設置三種運動需求，即0.1s提升至660mm/min后降低為0、0.5s內提升至3000mm/min后降低為0、0.5s內提升至660mm/min后降低為0，最終發現配備TVS瞬態二極管保護電路的SPECT探測器系統能夠在上述運動需求狀態下實現電源穩定輸出和安全運行[5]。

3結語

綜上所述，SPECT探測器系統中TVS瞬態二極管具有較高應用價值，可對SPECT探測器系統內部精密元器件形成保護，降低外部干擾因素對電子線路及元器件結構的影響。應科學確定TVS瞬態二極管應用模塊，精準把握TVS瞬態二極管選擇運用要點，結合SPECT探測器系統實際情況做好TVS瞬態二極管保護電路設計。

參考文獻

[1]王大偉，孫全，劉建軍，等.基于分段線性模型針對TLP瞬態干擾信號的芯片協同防護設計方法研究[J].中國高新科技，2024（2）：99-101.

[2]郭明磊.高效綠光鈣鈦礦發光二極管的界面修飾與瞬態響應研究[D].蘇州：蘇州大學2022.

[3]吳曉華.二極管、晶閘管瞬態性能參數測試方法及裝置[D].溫州：溫州大學，2022.

[4][1]羅忠濤，唐洪濤，高天翱，等.基于動態自適應近鄰算法的天波雷達RD圖分類器設計[J/OL].電訊技術：1-9[2024-03-30].https：//doi.org/10.20079/j.issn.1001-893x.230504005.

[5]李明，安書董，白晨.基于TVS管的機載電子產品防雷電設計方法研究[J].電子測試，2020（23）：54-55，68.