为保护患者安全而产生的隔离要求

必须在 1 分钟的持续时间内一直保持 4kVRMS 的隔离。该标准还定义了患者保护方法 (MOPP)，叙述了降低患者遭受电冲击风险所需的隔离保护。还有一些对操作人员保护方法 (MOOP) 的要求。医疗电气设备需要双重保护方法，以在发生故障导致一种保护方法不起作用时，降低患者和操作人员的电气风险。隔离保护要求包括漏电 / 间隙距离、绝缘和保护性接地连接、污染程度和总的漏电流等规定。患者双重保护方法需要漏电距离和空气间隙增大一倍。很多医疗电气产品都是用标准 120VAC 以及 240VAC 电源供电的，该标准工作电压常常升高到 250VAC。患者单重保护方法所需的漏电距离是 4mm，患者双重保护方法则为 8mm。该 250VRMS 等于 354VDC (或峰值)，而且就患者双重保护方法而言，需要等于 4kVRMS 的测试电压。
        如图所示，4kVRMS 是施加在患者身上的某个部分直接满足两项 MOPP 的常见隔离要求。

        有一个可应用于许多医疗仪器以隔离高达 5kVPK 电压的附加任选要求，这重申了对于 4kVRMS 隔离电压的需求。这是指医疗设备及应用部分必需防除颤时的情形。防除颤应用部分指的是在其上提供了旨在避免心脏除颤仪的放电对患者造成不良影响的防护。从本质上说，除颤仪就是一个充电电容器与一个电感器的串联，起限流的作用。当起动时，这将产生一个逐渐衰减的正弦波，而且第一个振铃的峰值电压有可能明显高于电容器本身上的电荷电压。IEC 60601 标准中统一规定：5kVPK 是该电压过冲的最大值，因此它就是当隔离势垒在患者进行除颤的过程中万一被击穿时使患者免遭电击所必需遵循的。
        这类设计环境极具挑战性。为医疗市场开发产品时，要求满足 IEC 60601 的规定。凌力尔特提供一个日益扩充的隔离器件系列，可帮助满足医疗隔离要求。
        凌力尔特将推出一个 5kVRMS 的隔离器件系列，这个系列的器件提供集成的电源，以提供高达 1W 的功率，还提供隔离式数据接口，从而无需任何外部组件。这个系列的器件基于 2.5kVRMS 的隔离式 RS485 微型模块 (µModule) 收发器 LTM2881，该收发器以高达 20Mbps 的速率提供不间断的通信，能承受高压瞬态事件。产品包括效率高达 62% 的隔离式 1W DC/DC 转换器，以 5V 稳定输出提供充足的功率。从去耦电容、二极管到开关终止电阻器，每一样东西都集成到了该模块中。隔离势垒由两层电介质材料构成，能承受高达 5kVRMS 的电压，这将满足对漏电距离和间隙的要求。LTM2881 在收发器引脚上以及跨隔离势垒提供 ±15kV 的 ESD 保护。
        一款出色的故障安全接收器可确保接收器输出在输入被短路、置于开路状态或终接 (但未被驱动) 时处于一种逻辑高电平状态。接收器门限是平衡的，以在采用长网络接线时保持数据占空比。另外，LTM2881 还通过在功率耗散过大的情况下停用驱动器和接收器来对其自身实施保护。
         同时，1.62V 至 5.5V 的逻辑电源引脚使得与数字组件方便连接，用 3.3V 或 5V 电源时，仍然能保持 TIA/EIA 兼容的 RS485 信号。LTM2881 还提供小电流停机模式，从而当不需要通信时，仅吸取不到 5µA 的电流。
        这些新器件可构成能提供连续通信的坚固解决方案，甚至能承受高于 30kV/µs 的瞬态事件。LTM2881 提供了低 EMI 解决方案，具 6pF 的标称势垒电容，而且如果遵循了良好的布局实践，还能满足 EN 55022/CISPR 22 B 类辐射要求，这些新器件还有 RS232 和数字逻辑隔离器版本。
 

图 1：完整的隔离式 RS485/RS422 微型模块收发器 + 1W 电源
Isolated Power：隔离式电源
REG：稳压器
Galvanic Isolation：电流隔离
Bus：总线

表 1：可允许流经患者的漏电流和接触电流