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注意醫療設備中的開關電源電磁兼容問題

日期：2025-04-28 18:56
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摘要： 醫療設備產業是關系人們生命健康的新興產業，而開關電源作為醫療設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。那么醫用的開關電源和我們所使用的普通電源的區別到底在哪里呢？ 就目前來說，大部分的醫用設備都是和搭配使用的，而到現在為止，電源行業也在不斷的快速發展，電源本身的體積相比以前已經大大的縮小了，而且外觀、體積等方面也越來越適應現在的需求。 因為醫療設備一般都是在特殊的環境中使用，所以對于醫療電源的電性要**非常嚴格的。例如，必須滿足IEC60601-1安規的絕緣和漏電流要求，...
       醫療設備產業是關系人們生命健康的新興產業，而開關電源作為醫療設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。那么醫用的開關電源和我們所使用的普通電源的區別到底在哪里呢？

       就目前來說，大部分的醫用設備都是和搭配使用的，而到現在為止，電源行業也在不斷的快速發展，電源本身的體積相比以前已經大大的縮小了，而且外觀、體積等方面也越來越適應現在的需求。

       因為醫療設備一般都是在特殊的環境中使用，所以對于醫療電源的電性要**非常嚴格的。例如，必須滿足IEC60601-1安規的絕緣和漏電流要求，以及電磁兼容YY0505-2012或其相關標準，而普通的電源是沒有這么嚴格的標準的，當然普通的電源也有相對應的認證要求。另一方面，醫療設備的電磁輻射和電磁輻射防護是醫用電源的一個重要參數標準，涉及到電涌和瞬變電流強度、靜電放電(ESD)，以及射頻干擾(RFI)防護能力等。許多醫療應用都涉及RF**儀或無創電子手術器械，因此電源必須能抵御干擾，不受影響。此外，對于電源的壓力、電流、紋波等一些方面，要求也是非常嚴格的。
      開關電源產生的干擾，按噪聲干擾源種類來分，可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種，若按耦合通路來分，可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。 



1、二極管的反向恢復時間引起的干擾
      高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過，在其受反偏電壓而轉向截止時，由于PN結中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里，電流會反向流動，致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。

2、開關管工作時產生的諧波干擾
      功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。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載時近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分 量。當采用零電流、零電壓開關時，這種諧波干擾將會很小。另外，功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會產生尖峰干擾。

3、交流輸入回路產生的干擾
      無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產生干擾。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產生電場和磁場。這種通過電磁輻射產生的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因
      元器件的寄生參數，開關電源的原理圖設計不夠**，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造成EMI干擾。

改進措施的建議
     目前從電磁干擾的傳播途徑出發來抑制干擾，已漸進成熟。我們的視點要回到開關電源器件本身來。從多年的工作實踐來看，在電路方面要注意以下幾點：

(1)印制板布局時,要將模擬電路區和數字電路區合理地分開，電源和地線單獨引出，電源供給處匯集到一點;PCB布線時，高頻數字信號線要用短 線，主要信號線*好集中在PCB板中心，同時電源線盡可能遠離高頻數字信號線或用地線隔開。其次，可以根據耦合系數來布線，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，以縮短開關電流的流通途徑，如用10μF鋁電解和0 1μF電容并聯接在電源腳上。對于高速數字IC的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容，因為鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。

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