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满足便携医疗设备单路及多路输出开关电源的设计

作者:  时间:2011-07-01 20:44  来源:EDN

  电源供应的具体要求

  为更好地理解电源供应的具体要求,熟知以下条款至关重要。

  •   漏地电流: 无意中从医疗器械流至接地导体的电流。
  •   输出电压总调节: 根据器械要求,需要决定公差。一般电源调节是±5%。不同负荷下实现更加严格的公差需要开发定制电源。
  •   患者漏电流: 无意中从医疗器械流至患者的电流。这些电绝缘电流称为BF型(<100 uA ac)或CF型(<10 uA ac)。大多数知名的医疗级电源制造商会在规格书中指出患者漏电流以引导顾客选购。
  •   接触电流: 无意中从医疗器械(而非患者连接部位)流出的电流
  •   短路保护: 电源应自动检测、恢复和循环开关(即打嗝模式)。

  电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI: 电磁兼容和电磁干扰应予以审慎管理,特别是对敏感性医疗产品,如便携式超声设备。与A类(工业用或商业用)标准要求相比,电源供应需要满足更为严格的B类(住宅用)标准要求。随着家庭护理应用的出现,B类等级成为强制性要求。对于医疗器械,电磁兼容有相应的附属标准IEC 60601-1-2,包括IEC55011/CISPR11IEC55022/CISPR22FCC15(传导和辐射排放)、 IEC61000-3-2(谐波电流发射)、IEC61000-3-3(电压变化、渐变和闪烁)、IEC61000-4-2(静电放电抗扰度)、 IEC61000-4-3(辐射抗扰度)、IEC61000-4-4(快速瞬变抗扰度)、IEC61000-4-5(浪涌抗扰度)、 IEC61000-4-6(传导骚扰抗扰度)、IEC61000-4-8(工频磁场抗扰度)和IEC61000-4-11(电压骤降、中断、电源线渐变抗扰度)。

  效率: 电源效率是由市场主导的,确保了现有器械在主动或被动模式下不会浪费多余的电力。Energy Star(能源之星)适用于250瓦或以下的外部电源,正在成为行业标准。这要求平均效率在积极模式下达到约87%,并设定了被动或备用模式下可用的最大能量。Energy Star水平分为1-6级,目前5级是最高效率等级。当然,6级是可以实现的,但需要更多工作。可将其定为今后的目标。目前来说,重点放在87%或更高效率的电源上。

  保持时间: 电源在失去输入功率后以额定电压输送完整输出功率的时间,单位为毫秒。建议最少有5-10毫秒的保持时间,不稳定的应用环境下应延长保持时间。

  功率因数校正(PFC): 通常在电源大于75瓦时需要。器械的功率因数校正值应为0.9或更大。(IEC60601-1-2规定输出功率大于75瓦时需要功率因数校正。)

  现货还是定制?

  基于上述指南,可以决定选择定制还是现货设计的问题。最终决定还需对目标器械进行多项分析。

  下列情形可考虑现货电源:

  •   器械采用高度便携设计(外部)
  •   未留有安装嵌入式系统的空间
  •   体积较大和/或属于固定式(嵌入式)
  •   主要使用交流电源(但亦可使用直流适配器
  •   设计周期较短
  •   必须符合低成本点的要求.
  •   产品可采用外部设计或开架式(嵌入式)设计。

  下列情形可选择定制电源:

  •   器械必须在外部或嵌入式设计下处理交流和直流输入电压
  •   具有特定的功率要求,如最小电磁干扰度、严格的电压要求,等等
  •   必须严格符合应用产品的空间和功率要求
  •   需要其它功能,如充电或通信能力
  •   集成整个嵌入式系统

  无论选择哪类电源,应牢记下列因素:

  •   效率大于87%Energy Star指南)
  •   IEC60601-1安全认证
  •   ISO13485制造商认证
  •   B类电磁兼容特点
  •   低接触电流

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