AC-DC医疗电源的选用标准与典型应用
一：引言
医疗设备产业是关系到人类生命健康的新兴产业，世界发达国家近十余年来，一直保持着很高的年增长率，被誉为朝阳工业。在全球经济出现衰退局面，医疗器械产业却仍能保持良好的发展势头。电源是医疗设备的一个重要组成部分，目前，医疗设备大多采用开关电源。随着电子技术的发展，开关电源不仅体积大大缩小，重量减轻，极大的降低了能耗，并提高了可靠性。可以说医疗电源的发展也极大的推动了医疗设备的发展。那么，医疗电源有什么特别要求以及与其他工业电源不同之处呢，下面将与大家一起探讨。
二：医疗电源的特殊要求
使用交流供电的医疗诊断、测量和治疗设备，由不合适的接地和电绝缘产生漏电流，潜在的将病人甚至医疗人员暴露在电击、烧伤、内器官损伤和心律不齐的危险之中；由于病患的耐受能力较常人有很大的减弱，这些潜在的危险对病患有更大的威胁。鉴于医疗设备的特殊使用环境，在安全及可靠性方面有更为严苛的要求。必须满足IEC60601 – 1安规的绝缘和漏电流要求，或其相关产品的具体标准，以及任何国家或地区如：EN60601 - 1 ， UL60601 - 1和CSA22.2第601
表1 IEC60601-1安全标准要求
另外一方面，医疗设备的电磁辐射和电磁辐射防护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。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EN6
三：金升阳LD 系列产品特性
金升阳公司致力于医疗用ACDC 电源的开发，目前拥有LD05,LD10 系列产品，产品的原理框图如图1 所示。产品在设计过程中始终以高的可靠性为目标，在设计中的每一个环节都体现了这一点。
图1 LD 系列产品原理框图
首先，产品控制芯片的可靠性对产品的可靠性起着至关重要的作用。产品选用ONSEMI（安森美）半导体公司的PWM控制芯片，由于芯片功能十分强大，只需要外接少数元件就能构成完整的开关电源，因此大大简化了产品的设计，从某种意义上讲也大大提高了产品的可靠性。另外，芯片的待机功耗很低，能够提供符合美国能源之星（ENERGY Star）的解决方案，空载状态下同时能达到国际能源机构（IEA）建议的要求。芯片的短路保护功能还能通过持续监视反馈线的状况，检测到出现短路的情况，并立即减小输出功率，对整个电源及后级电路保护。一旦短路情况消失，控制器便恢复正常工作。这一功能也极大的提高了产品在异常条件下的可靠性。
其次，在模块电源的热设计方面也做了很多有益的研究。我们知道MTBF是电源可靠性的计量指标,而影响MTBF的最重要因素是部件的温度。因此要提高电源的可靠性，如何保持较低温度得特别重要。模拟的方法有助于把一些抽象变得比较直观，因此我们引进了电热模型。所谓电热模拟就是用导热电回路来模拟电子器件的散热回路，用电参数模拟热量的传递。具体地讲，即用电路中的电流来模拟热路中的热量（要计算中，常用半导体器件的耗散功率PD来代替热量Q），用电流的流动来表示热流的传递。电压U相当于器件温度到环境温度之温差△T，电阻R相当于热阻Rth。当然，除了模拟的热能传递，在设计及验证过程中，大量的高低温可靠性试验也用来验证、完善产品的热设计。
第三，对产品EMC特性的严格要求,保障自身及系统可靠工作。人们对电子产品的EMC越来越关注，世界各国和组织对电子产品的相关限制也做出了相应规定。比较典型的标准有：美国联邦通信委员会的FCC第15部分；国际电工技术委员会中TC77的IEC61000部分；国际无线电干扰特别委员会CISPR的CISPR22（信息技术设备）；欧盟的EN55022（信息技术设备）；中国的 GB9254-1998（信息技术设备）是从CISPR的CISPR22转换而来的。通常形成电磁干扰的条件有三：向外发送电磁干扰的源（噪声源）、传递电磁干扰的途径（噪声耦合和辐射）、承受电磁干扰的客体（受扰设备）。因此，抑制电源产品的电磁干扰也要从这三个方面着手。在这里，经常采用以下几个手段来解决产品的EMC问题：1. EMI滤波器的选择选用；2. 输入与输出滤波网络设计的优化；3. 缓冲电路的应用；4. 尽量缩小高频环路面积；5. 优化地线设计；6. 屏蔽的应用。