医疗电子设备电源的选择及应用指南

5.EMI-RFI辐射和防护

设备的电磁辐射和电磁辐射防护也是医用电源的一个重要参数标准，涉及到电涌和瞬变电流强度、静电放电(ESD)电平，以及射频干扰(RFI)防护能力。对 医用电源来说，这些电气指标必须是同等级商用产品的三倍。许多医疗应用都涉及RF治疗仪或无创电子手术器械，因此电源必须能抵御干扰，不受影响。合格的医 用电源应符合与EMC相关的许多技术要求相配合的EN60601-1-2标准。不仅如此，医用电源还必须满足IEC61000-4-2((静电防护能力， 要求达到3kV)、IEC61000-4-3(射频辐射防护能力，要求达到3V/m)、IEC61000-4-4 EFT(电压瞬变承受能力，要求达到1kV)、IEC61000-4-5(市电涌流承受能力，要求达到1kV和2kV)、IEC61000-3-2(市电 线路谐波要求)、IEC61000-3-3(电力线闪变要求)，以及EN55011(A类产品或B产品辐射限制)等要求。为此，符合IEC601-1标准 的电源一般都遵守EN55022/11A类设备规范，而不是更为严格的B类EMC规范。这些设备也可以设计得符合B类EMC规范，但必需额外采取更复杂的 滤波和屏蔽措施，使得设备尺寸增大、成本增加。而广州金升阳公司的医疗电源模块则在产品尺寸、成本、性能、安全等方面作了一个很好的平衡作用。

其它还有一些要求涉及到特定的应用场合：如系统可能要在急救车上使用，会出现电压冲击，对此，电源至少应符合IEC68-2-29标准;有些设备是便携设备，可能在直升机上使用，会出现随机性振动，对此，电源应符合MIL-STD-810E标准。

6.医用电源实例分析

曾经有客户采用了低成本的"医用电源"，该电源电压5V、电流200mA，几百个批量的单价为5美元。采用这种电源的设备要卖数万美元。这个价格低得惊人 的电源好像很不错，如果说它好得让人怀疑，还真是如此。拆开这种电源后发现，它只有一块单面印刷电路板，且为节省成本，电路板没有金属化通孔。电路板采用 表面安装结构，且元件密度很大。元件间距根本不符合医疗用电源和相关安全管理机构规定的爬电距离要求和设计准则。漏电流高达900mA，远超过规范限度。 爬电距离和电气间隙电压指标还达不到通用电源中使用的电压。高压区域间的间距只有0.5mm，并采用阻焊剂来提高介质抗御能力。功率MOSFET的引脚间 距本应加大，以增加爬电距离，但这种电源并没有这样处理，很可能是因为考虑到制造成本和这样做会占更多空间。铝制散热片通过一些扣爪插入电路板中，然后焊 接固定。一旦处理不正确，散热片易发生松动。反激电路中的MOSFET是无厂家的fullpak封装器件，有一个聚硅酮外套，并有绝缘带加在散热片上，因 而阻碍了器件与散热片的接触，这样使用中将有可能产生严重的热稳定性问题，即当MOSFET已经过热时，散热片还是冷的。这种电源刚好满足商用 EMI-RFI要求，但不符合医用电源要求。

这种电源还存在其它一些问题，如整个电源内到处都存在虚焊。使用时，即使被正确装配，也会随时出现故障。这种电源，尽管被当作医疗用电源销售，但其本身就 不是按照医疗用要求设计的，除了输入电压和输出电压及电流，就没有相关的文件和技术指标了。这种电源除了价格低得惊人外，别的性能要求远达不到医疗电源的 要求。

在选定和购买医疗用电源时，一定要考虑有关的风险，必须从有信誉、能提供符合相关规范标准的证明文件，并遵守质量和可靠性标准和要求的厂家购买。

3 医疗电源的典型应用

通过了解医疗电源的各种选择要求，下面介绍医疗电源的几种典型应用：

1.心电检测电路的应用
 

图1 所示为普通型的心电检测电路

此电路是由ISO122与INA115等组成的人体心电检测电路，该电路完全可达到医疗器械使用要求，即输入阻抗低、漏电流小、检测精度高和人体安全等指 标。输出信号由ISO122隔离传输到后置放大电路，实现人体信号与输出及电源的隔离放大，采用隔离型DC-DC模块供电可有效非曲直抑制周围环境的电磁 干扰和消除接地环路等。

2.病人ECG监护电路
 

图2 为病人ECG监护电路

 

此电路是3652在病人ECG监控系统中的一个应用。此电路是一个平衡输入的接法，其共模和差模输入的阻抗都很高，可大大减小在监护设备中经常遇到的引线 阻抗干扰不平衡所引起的共模噪声干扰的问题。由于使用了DC/DC变换器 G1515S-1W，使得3652与病人接触的地线与输入电源线真正隔离开了。此外，3652在输入和输出之间允许连续隔离电压为2000V，允许隔离非 周期脉冲电压达5000V，这样就可以保护病人的安全。
 
4 结束语

就目前市场上医疗电源模块鱼龙混杂，而医疗电子行业属于特殊行业，对其电源的要求非常高，为保证人体及设备的安全性能，选择医疗电源模块尤为重要。本文主要介绍了医疗电源模块的主要性能指标要求及医疗电源模块在医疗电子行业的一些典型应用和注意事项，希望该文能够给广大医疗电子设计人员选择医疗功率电源时带来相应的帮助。