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注意醫(yī)療設(shè)備中的開(kāi)關(guān)電源電磁兼容問(wèn)題

日期：2024-09-20 14:42
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摘要： 醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)是關(guān)系人們生命健康的新興產(chǎn)業(yè)，而開(kāi)關(guān)電源作為醫(yī)療設(shè)備必不可少的一部分，相比其他的普通電源有更為苛刻的要求。那么醫(yī)用的開(kāi)關(guān)電源和我們所使用的普通電源的區(qū)別到底在哪里呢？ 就目前來(lái)說(shuō)，大部分的醫(yī)用設(shè)備都是和搭配使用的，而到現(xiàn)在為止，電源行業(yè)也在不斷的快速發(fā)展，電源本身的體積相比以前已經(jīng)大大的縮小了，而且外觀、體積等方面也越來(lái)越適應(yīng)現(xiàn)在的需求。 因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備一般都是在特殊的環(huán)境中使用，所以對(duì)于醫(yī)療電源的電性要**非常嚴(yán)格的。例如，必須滿足IEC60601-1安規(guī)的絕緣和漏電流要求，...
       醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)是關(guān)系人們生命健康的新興產(chǎn)業(yè)，而開(kāi)關(guān)電源作為醫(yī)療設(shè)備必不可少的一部分，相比其他的普通電源有更為苛刻的要求。那么醫(yī)用的開(kāi)關(guān)電源和我們所使用的普通電源的區(qū)別到底在哪里呢？

       就目前來(lái)說(shuō)，大部分的醫(yī)用設(shè)備都是和搭配使用的，而到現(xiàn)在為止，電源行業(yè)也在不斷的快速發(fā)展，電源本身的體積相比以前已經(jīng)大大的縮小了，而且外觀、體積等方面也越來(lái)越適應(yīng)現(xiàn)在的需求。

       因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備一般都是在特殊的環(huán)境中使用，所以對(duì)于醫(yī)療電源的電性要**非常嚴(yán)格的。例如，必須滿足IEC60601-1安規(guī)的絕緣和漏電流要求，以及電磁兼容YY0505-2012或其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而普通的電源是沒(méi)有這么嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)然普通的電源也有相對(duì)應(yīng)的認(rèn)證要求。另一方面，醫(yī)療設(shè)備的電磁輻射和電磁輻射防護(hù)是醫(yī)用電源的一個(gè)重要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，涉及到電涌和瞬變電流強(qiáng)度、靜電放電(ESD)，以及射頻干擾(RFI)防護(hù)能力等。許多醫(yī)療應(yīng)用都涉及RF**儀或無(wú)創(chuàng)電子手術(shù)器械，因此電源必須能抵御干擾，不受影響。此外，對(duì)于電源的壓力、電流、紋波等一些方面，要求也是非常嚴(yán)格的。
      開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類來(lái)分，可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種，若按耦合通路來(lái)分，可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。 



1、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾
      高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過(guò)，在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí)，由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里，電流會(huì)反向流動(dòng)，致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。

2、開(kāi)關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾
      功率開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分 量。當(dāng)采用零電流、零電壓開(kāi)關(guān)時(shí)，這種諧波干擾將會(huì)很小。另外，功率開(kāi)關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。

3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾
      無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量，通過(guò)輸入輸出線傳播時(shí)，都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這種通過(guò)電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因
      元器件的寄生參數(shù)，開(kāi)關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠**，印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，PCB的近場(chǎng)干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾。

改進(jìn)措施的建議
     目前從電磁干擾的傳播途徑出發(fā)來(lái)抑制干擾，已漸進(jìn)成熟。我們的視點(diǎn)要回到開(kāi)關(guān)電源器件本身來(lái)。從多年的工作實(shí)踐來(lái)看，在電路方面要注意以下幾點(diǎn)：

(1)印制板布局時(shí),要將模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)合理地分開(kāi)，電源和地線單獨(dú)引出，電源供給處匯集到一點(diǎn);PCB布線時(shí)，高頻數(shù)字信號(hào)線要用短 線，主要信號(hào)線*好集中在PCB板中心，同時(shí)電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線或用地線隔開(kāi)。其次，可以根據(jù)耦合系數(shù)來(lái)布線，盡量減少干擾耦合。

(2)印制板的電源線和地線印制條盡可能寬，以減小線阻抗，從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

(3)器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長(zhǎng)度，以減小元件分布電感的影響。

(4)在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容，以縮短開(kāi)關(guān)電流的流通途徑，如用10μF鋁電解和0 1μF電容并聯(lián)接在電源腳上。對(duì)于高速數(shù)字IC的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容，因?yàn)殂g電解的對(duì)地阻抗比鋁電解小得多。

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