TVS瞬态二极管在SPECT探测器系统中运用分析

摘要：TVC全称为TransientVoltageSuppressors，译为瞬态抑制电压器，以瞬态干扰为切入点分析TVS瞬态二极管的实际应用，在明确TVS瞬态二极管主要参数的基础上，结合单光子发射计算机断层成像术（SinglePhotonEmissionComputedTomography，SPECT）探测器系统展开应用实践分析，探索SPECT探测器系统中TVS瞬态二极管的应用场景。在应用分析期间，发现TVS瞬态二极管在电路保护方面具有显著优势，故以TVS瞬态二极管为支撑设计应用模块，合理选用TVS瞬态二极管并进行保护电路设计，完成设计运用后，发现TVS瞬态二极管在SPECT探测器系统中表现出了优异性能作用。

关键词：TVS瞬态二极管SPECT探测器瞬态干扰保护电路

中图分类号：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瞬态二极管属于高效能保护构件，若其遭受瞬态能量冲击，该构件会调整两极电压箝位，将两极高阻抗转化为低阻抗，对浪涌功率直接吸收，借助该方式对电子线路中的精密元器件形成保护，使内部元器件不受高能量浪涌脉冲影响而被损坏。与其他保护构件相较，TVS瞬态二极管具有漏电流低、瞬态功率大、响应速度快的优势，现已在各类仪器仪表、电子镇流器、交直流电源、计算机系统等结构中实现了充分运用。因此，可将TVS瞬态二极管运用至SPECT探测器系统中。

1TVS瞬态二极管主要参数

1.1额定反向关断电压

额定反向关断电压是指TVS瞬态二极管在持续工作状态下所表现出的脉冲电压或直流电压，若TVS瞬态二极管两极间存在反向电压时，其将会进入关断状态，此时所流经的电流低于最大反向漏电流。

1.2最小击穿电压

最小击穿电压是指TVS瞬态二极管击穿电压。通常情况下，TVS瞬态二极管在25℃状态下不会陷入雪崩，若TVS瞬态二极管流经符合规定的电流，即1mA电流（IR），此时该电流与TVS瞬态二极管两极电压相加，则为最小击穿电压。按照最小击穿电压与TVS瞬态二极管的离散程度，可将最小击穿电压细致分为5%、10%两种。

1.3电容量（C）

电容量最终数值由雪崩结截面决定，可通过测定1MHz频率获得，通常电容量与TVS瞬态二极管电流承受力之间存在正比关系，TVS瞬态二极管电流承受力越高则电容量越大。

1.4箝位时间（TC）

箝位时间是指TVS瞬态二极管从0电压达到最小击穿电压的事件。

1.5箝位因子

若TVS瞬态二极管有20ms持续时间的脉冲峰值电流流过，将会在两极位置出现最大峰值电压，即最大箝位电压。

2&nbo+rdrTxqWPsyuwv3qr/HlA==sp;SPECT探测器系统中TVS瞬态二极管的运用策略

2.1确定TVS瞬态二极管应用模块

SPECT探测器系统属于核医学影像设备，可借助探测器来扫描、探测、跟踪人体内放射性核素的发展与变化情况，并采用计算机分析的方式，直观生成断层影像图、平片影像图，借助SPECT探测器系统影像图精准清晰表现人体内部脏器的引流、功能、代谢、血流情况，继而指导临床治疗方案的编制，使治疗方案更加符合人体实际情况。SPECT探测器系统从本质上来看属于一种，其以γ照相机为基础，由计算机、运动机架、探测器、辅助设备构成，其成像原理可见图1。

为确保SPECT探测器系统能够真正在现代化医疗系统内得到推广应用，可引入TVS瞬态二极管，用于提升SPECT探测器系统运行安全性。结合应用来看，SPECT探测器系统进入运行状态后，其运动模块将会呈现出“高速开始-骤然中断”特征，且系统a2427e9aec176e71170d9c9a68fc79bbe73a312b06b4fafd9920bf4f6c8fb633内部结构复杂，在运行过程中会引发诸多安全隐患，此时需借助TVS瞬态二极管消除潜在安全隐患，以防产生医疗事故。在TVS瞬态二极管应用过程中，为确保其能够充分发挥作用，可围绕TVS瞬态二极管在SPECT探测器系统内部构建一个安全保护模块，借助TVS瞬态二极管的瞬态抑制功能而对SPECT探测器系统内部元器件形成保护，以此化解其运行安全问题。

2.2TVS瞬态二极管选择运用要点

（1）要求所选用的TVS瞬态二极管额定反向关断电压等于、大于被保护电路最大工作电压，若未满足该条件，则能使SPECT探测器系统内部元器件提前雪崩或漏电流过多而干扰信息系统电路的正常稳定运行。（2）要求TVS瞬态二极管最大反向箝位电压低于被保护电路损坏电压。（3）特定脉冲持续时间内，要求TVS瞬态二极管最大峰值脉冲功率不可低于被保护电路峰值脉冲功率，在此基础上明确最大箝位电压，须使其峰值脉冲电流超过瞬态浪涌电流。（4）对SPECT探测器系统运行过程中所能够形成的脉冲群冲击规律进行确认，并基于此选择TVS瞬态二极管，要求TVS瞬态二极管具备相对稳定的平均稳态功率。（5）要求嵌入SPECT探测器系统安全保护模块内的TVS瞬态二极管可对数据接口电路形成全方位的保护，并确保TVS瞬态二极管具备良好适宜的电容量参数。（6）以SPECT探测器系统安全保护模块设计要求为依据，选择TVS瞬态二极管结构，其在交流电路中的适用性较强，而在多线保护场景中，需要将TVS瞬态二极管设置为阵列结构[1]。

2.3TVS瞬态二极管保护电路设计

2.3.1运动模式

SPECT探测器系统在医疗事业中的临床使用时，主要按照探测器、人体间的距离确认系统设备使用位置，综合考虑轮廓扫描装置、病人摆位情况后，将SPECT探测器系统放置在理想位置。SPECT探测器系统进入运行状态后，其探测器则会出现频繁启闭现象，引发反电动势对设备造成冲击，具体可见图2[2]。受到反电动势冲击影响，SPECT探测器系统电机带动负载旋转，此时可结合楞次定律确认电动势旋转反向，并以此为依据确认反电动势方向。在反电动势冲击作用下，SPECT探测器系统电源陷入过压保护状态，电压不稳，继而影响设备构件运行，引发电机故障，必须对该问题进行解决。现阶段SPECT探测器系统中基本已配备轮廓扫描装置，该装置在使用时，要求装置表面贴近人体表面，同时绘制人体曲线。此外，旋转主机架、病人前期摆位情况在运行过程中均会出现较大速度变化，反电动势形成。针对该问题，则可按照图2所示结构增设保护电路，以此实现反电动势保护，对瞬态干扰问题进行抑制。

2.3.2保护电路设计

在该次研究中，经综合比选后，最终选用SM15TY瞬态抑制二极管，其耐高温性能强、漏电流低，且具备高功率、响应快、箝位电压准确的优势，将其运用至SPECT探测器系统保护电路中能够发挥出良好价值。该保护电路由单相、双相二极管构成，同时配备相应的辅助性元器件。待SPECT探测器系统进入工作状态后，驱动器可对电机的旋转状态进行抑制，电机电源与驱动器电源相分离，以此极大规避了反电动势等瞬态干扰问题。但该电源结构无法满足SPECT探测器系统电机设备的正常运行需求，需优化电机供电电源。应用SM15TY瞬态抑制二极管保护电路后，电机供电电源在电路运行期间不会形成特殊衰减，可满足电源供给需求[3]。若SPECT探测器系统电机设备在运行过程中出现骤然停止现象，将会形成反电动势，其方向与电机电源供给电动势方向相反，二极管结构采用并联的方式设置在电源两侧，当反电动势出现后，TVS瞬态二极管保护电路则会根据瞬态干扰现象进行应对，并快速转入反向导通状态，使SPECT探测器系统整体结构的运行参数均达到安全区间，继而实现对瞬态干扰问题的抑制，对SPECT探测器系统内部元器件形成保护[4]。

2.4保护电路实际使用与效果分析

TVS瞬态二极管可对SPECT探测器系统内部主体结构形成保护，且围绕TVS瞬态二极管所构建的保护电路具有安装简单、体积较小的优势，将其运用至SPECT探测器系统可对电路形成保护。为了解该保护电路的实际运用效果，采用运行实践的方式加以检验，发现TVS瞬态二极管保护电路运行后，SPECT探测器系统的电压出现改善现象，波动变小，电源稳定，且电源与电压不受SPECT探测器系统频繁启闭状态影响。在此基础上进行稳定性分析，设置三种运动需求，即0.1s提升至660mm/min后降低为0、0.5s内提升至3000mm/min后降低为0、0.5s内提升至660mm/min后降低为0，最终发现配备TVS瞬态二极管保护电路的SPECT探测器系统能够在上述运动需求状态下实现电源稳定输出和安全运行[5]。

3结语

综上所述，SPECT探测器系统中TVS瞬态二极管具有较高应用价值，可对SPECT探测器系统内部精密元器件形成保护，降低外部干扰因素对电子线路及元器件结构的影响。应科学确定TVS瞬态二极管应用模块，精准把握TVS瞬态二极管选择运用要点，结合SPECT探测器系统实际情况做好TVS瞬态二极管保护电路设计。

参考文献

[1]王大伟，孙全，刘建军，等.基于分段线性模型针对TLP瞬态干扰信号的芯片协同防护设计方法研究[J].中国高新科技，2024（2）：99-101.

[2]郭明磊.高效绿光钙钛矿发光二极管的界面修饰与瞬态响应研究[D].苏州：苏州大学2022.

[3]吴晓华.二极管、晶闸管瞬态性能参数测试方法及装置[D].温州：温州大学，2022.

[4][1]罗忠涛，唐洪涛，高天翱，等.基于动态自适应近邻算法的天波雷达RD图分类器设计[J/OL].电讯技术：1-9[2024-03-30].https：//doi.org/10.20079/j.issn.1001-893x.230504005.

[5]李明，安书董，白晨.基于TVS管的机载电子产品防雷电设计方法研究[J].电子测试，2020（23）：54-55，68.