医疗设备中的开关电源干扰
mouser 2021-12-07

医疗设备产业是关系人们生命健康的新兴产业,而开关电源作为医疗设备必不可少的一部分,相比其他的普通电源有更为苛刻的要求。那么医用的开关电源和我们所使用的普通电源的区别到底在哪里呢?

就目前来说,大部分的医用设备都是和医用电源搭配使用的,而到现在为止,电源行业也在不断的快速发展,电源本身的体积相比以前已经大大缩小了,而且外观、体积等方面也越来越适应现在的需求。

因为医疗设备一般都是在特殊的环境中使用,所以对于医用电源的电性要求是非常严格的。例如,必须满足IEC60601-1安规的绝缘和漏电流要求,以及针对电磁兼容的YY0505-2012或其相关标准,而普通的电源是没有这么严格的标准的,当然普通的电源也有相对应的认证要求。另一方面,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),以及射频干扰(RFI)防护能力等。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。此外,对于电源的压力、电流、纹波等一些方面,要求也是非常严格的。

开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

1、二极管的反向恢复时间引起的干扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失,而后这种反向恢复电流会急剧减少,因而产生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰

功率开关管在导通时会有较大的脉冲电流流过。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

4、其他原因

元器件的寄生参数;开关电源的原理图设计不够完美;印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布置,具有很大的随意性;PCB的近场干扰大,并且印刷板上器件的安装、放置,以及方位的不合理,都会造成EMI干扰。

改进措施的建议

目前从电磁干扰的传播途径出发来抑制干扰,是已经渐进成熟的做法。我们的视点要回到开关电源器件本身来。从多年的工作实践来看,在电路方面要注意以下几点:

(1)印制板布局时,要将模拟电路区和数字电路区合理地分开,电源和地线单独引出,电源供给处汇集到一点;PCB布线时,高频数字信号线要用短线,主要信号线最好集中在PCB板中心,同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。其次,可以根据耦合系数来布线,尽量减少干扰耦合。

(2)印制板的电源线和地线印制条尽可能宽,以减小线阻抗,从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。

(3)器件多选用贴片元件,并且要尽可能缩短元件的引脚长度,以减小元件分布电感的影响。

(4)在Vdd及Vcc电源端尽可能在靠近器件的位置接入滤波电容,以缩短开关电流的流通途径,如用10μF铝电解和0.1μF电容并联接在电源脚上。对于高速数字IC的电源端可以用钽电解电容代替铝电解电容,因为钽电解电容的对地阻抗比铝电解电容小得多。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • 医疗
  • 脑机接口
  • 额温枪
  • 呼吸机
  • 一种多功能实时生理参数监测仪的设计

      1引言   随着人们健康意识的逐渐增强,户外运动越来越受到重视。然而运动量过强或不足都不能达到锻炼的目的,甚至会危害身体。这里介绍一种多功能实时生

    2021-12-06
  • 电磁兼容性(EMC)要求:电子系统隔离设计

    出于各种原因,电子系统需要实施隔离。它的作用是保护人员和设备不受高电压的影响,或者仅仅是消除PCB上不需要的接地回路。在各种各样的应用中,包括工厂和工业自动化、

    2021-10-28
  • 心电监护终端的设计

    引言心脏病是严重威胁人类健康和生命的主要疾病之一。统计显示约60%的心脏病人死于家中,这些病人如果能够及时获得抢救、护理,是完全可能避免死亡的。由于心脏病发作带

    2021-10-20
  • 牙椅控制器系统设计

    1 引言随着人们对口腔健康的日益重视,开发适合国情的高端一体化口腔诊疗系统显得尤为必要。牙椅控制器是一体化口腔诊疗系统的核心,其设计水平反映了整个系统的自动化程

    2021-10-11
  • 无线内窥系统的工作原理与设计

    当前,医用无线内窥镜已有产品问世。以色列GI公司早在2001年5月即推出其M2A无线内窥镜产品,并获得美国FDA认证。GI公司生产的胶囊型内窥镜长为26 mm,

    2021-10-11
  • 心电除颤模拟发生系统设计

    随着社会的发展,人们的医疗保健意识越来越强,所以医生的培训也就成为非常重要的环节。心电除颤技术作为医生培训的一个主要方面,若操作规范,动作熟练,往往在紧急关头可

    2021-10-09
  • 医疗产品设计双重保护方法(MOP)的要求

      设计医疗产品时,一个重要的考虑因素是,对于与患者接触的产品,要满足IEC60601-1安全标准和隔离额定值。该标准对医疗电气(ME)设备的很多方面做出了规定

    2021-10-08
  • 一种基于ARM的心电信号处理系统设计

    据统计,我国目前有县及县级以上医院1.3万家,医疗机械总数达17.5万台,加上一些专业心脏疾病治疗机构,我国目前每年心脏疾病的门诊量约在一千万人次以上。根据国家

    2021-09-24
  • 基于ARM嵌入式技术的牙椅控制系统

    1 引言目前,市场高端牙椅设备基本被国外公司独断,一般其价格昂贵而且技术不转让。随着人们对口腔健康的日益重视,开发适合国情的高端一体化口腔诊疗系统显得尤为必要。

    2021-09-10
  • 医疗成像领域不同模式环境中的设计挑战

    作者:AntonPatyuchenkoWilhelmConradRötgen于1895年发现了X射线,让他获得了第一个诺贝尔物理学奖,也为医疗成像领域奠定了基础

    2021-08-04
  • PPG传感器系统工作原理及可测量内容的知识

    用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器本文是主题为“用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器”三篇博客的第一篇。本篇着重介绍这些传感器系统的工作原理和通过它们可以

    2021-07-08
  • 5G实现远程手术,靠谱吗

    在5G的启蒙阶段,我们经常看到各种科技感十足的应用,远程手术正是其中之一。随着5G的广泛部署,这些应用的宣传都渐渐消歇。 那么,很多人就要问了,5G到底能不能实现远程手术?用光纤不是更好吗? 其实,这个问题的关键不在5G或者光纤,而在于远程手术。 做

    2021-05-17
下载排行榜
更多
广告
X
广告