医疗设备中开关电源的隔离和应用
医疗设备开关电源的基本工作原理

医疗设备开关电源的基本工作原理大多数的医疗设备都离不开平安、稳定的电源,且很大一部分为开关电源。
由于医疗设备本身的特别性,使得设备开关电源的互换性较差,这给修理工作增加了肯定的难度。
所以,了解并把握医疗设备开关电源的基本工作原理尤为重要。
开关电源一般都是由主回路和掌握回路两部分构成,其中主回路是将沟通电网中的电能传递给负载的回路,而掌握回路则是根据输入/输出条件对主回路工作状态进行掌握的回路。
目前,大部分医疗设备开关电源中的掌握回路都是集成化电路,也被称之为集成掌握器。
由于医疗设备开关电源中应用了集成掌握器,从而使得开关电源掌握组件的数量大幅度削减,开关电源的结构和工作程序也随之简化,进一步提高了电源本身的平安性和牢靠性。
医疗设备开关电源中包括以下元器件:开关变压器、输出整流等等。
开关电源的详细工作原理如下:沟通电源输入并经过整流滤波之后转换为直流电源,通过PWM信号掌握开关管,将转换后的直流电源直接加至开关变压器的初级上,随后开关变压器的次级会感应出高频电压,再经过整流滤波后供应负载,输出部分利用肯定的电路反馈给掌握电路,对PWM的占空比进行掌握,以此来达到稳定输出的目的。
图1为医疗设备开关电源的工作原理。
从图1中可以清晰的看到,由开关变压器和开关元件所构成的功率变换电路是整个开关电源的核心组成部分,其中开关变压器需要承受高频工作状态,所以一般会采纳比较特别的合金磁芯进行制作,而开关元件则分为两大类,一类是自动激发式开关元件,另一类是被动式开关元件。
开关电源的掌握方式有以下三种:脉宽调制、脉频调制以及混合调制,图1中给出的是最为常见的脉宽调制。
利用相应的调制组件可以对脉冲的宽度和频率进行掌握,从而为整个电路供应矩形脉冲序列。
医疗设备的种类相对比较多,并且医疗设备开关电源的电路样式也均不相同,但是这些开关电源的工作原理却是相通的,并且主要结构也特别相像,大体上可将开关电源的回路分为三个部分,即整流电路、线路滤波器、浪涌电流抑制电路。
开关电源使用范围

开关电源使用范围开关电源是一种将电能转换为稳定输出电流的电子设备,广泛应用于各个领域。
它具有体积小、效率高、稳定性好等优点,因此在许多电子设备中都得到了广泛的应用。
下面将从不同的角度介绍开关电源的使用范围。
1. 电子产品开关电源广泛应用于各类电子产品中,如电视、电脑、手机、路由器等。
这些产品通常需要稳定的直流电源供电,开关电源能够将交流电转换为稳定的直流电,满足这些电子产品的工作需求。
同时,开关电源还能提供不同的输出电压和电流,以适应不同电子产品的需求。
2. 工业设备在工业领域,各种设备和机器都需要稳定的电源供电。
开关电源能够稳定地将电能转换为直流电,为这些设备提供可靠的电源支持。
例如,数控机床、自动化生产线、变频器等工业设备都需要开关电源来提供稳定的电源。
3. 通信设备在通信领域,开关电源也是不可或缺的。
无论是移动通信基站、数据中心还是通信设备,都需要稳定的电源供应。
开关电源能够提供高效、稳定的电源,确保通信设备的正常运行。
同时,开关电源还具有过载保护、短路保护等功能,能够保护通信设备的安全运行。
4. 医疗设备医疗设备对电源的要求非常严格,需要高效、稳定、可靠的电源供应。
开关电源能够满足这些要求,为医疗设备提供稳定的电源支持。
例如,医用X射线机、心电图仪、监护仪等医疗设备都需要开关电源来提供电源。
5. 汽车电子随着汽车电子技术的发展,越来越多的电子设备应用于汽车中。
而这些电子设备需要可靠的电源供应。
开关电源能够将汽车电池提供的电能转换为稳定的直流电,为汽车电子设备提供稳定的电源。
例如,汽车音响、导航系统、行车记录仪等都需要开关电源来提供电源支持。
6. 太阳能系统太阳能系统是利用太阳能发电的系统,需要将太阳能转换为可用的电能。
而开关电源能够将太阳能转换为稳定的直流电,为太阳能系统提供电源支持。
开关电源还能实现最大功率点跟踪,提高太阳能系统的发电效率。
开关电源的使用范围非常广泛,涵盖了电子产品、工业设备、通信设备、医疗设备、汽车电子、太阳能系统等多个领域。
开关电源在生产生活中的典型应用

开关电源在生产生活中的典型应用开关电源是一种能够将电能从输入端高效地转换到输出端的电源设备。
由于其高效性、稳定性和小体积等特点,开关电源在生产和生活的各个领域都有广泛的应用。
以下是开关电源在生产生活中的一些典型应用:1.计算机和信息技术设备开关电源广泛用于计算机、服务器、网络设备以及各种信息技术设备中。
它们能够提供稳定的直流电源,确保这些设备正常运行。
由于开关电源具有高效、小体积的特点,逐渐取代了传统的线性电源,成为现代信息技术设备的主要电源模块。
2.通信设备在通信基站、无线电设备和卫星通信系统中,开关电源也是至关重要的组成部分。
其高效率和快速响应的特性使得通信设备能够在不同工作环境和负载条件下保持稳定的电源输出,确保通信系统的正常运行。
3.医疗设备医疗领域广泛使用开关电源,包括医用X射线机、核磁共振仪、超声波设备等。
这些设备对电源的稳定性和可靠性要求极高,开关电源能够满足这些严格的要求,确保医疗设备的安全运行。
4.工业自动化在工业生产中,各种自动化设备和控制系统通常需要可靠的电源支持。
开关电源不仅能够提供稳定的电源,还能适应不同的工作环境和电源负载,因此在工业自动化中得到广泛应用,如机床、自动化生产线等。
5.家用电器家庭中的各种电器设备,如电视机、电脑、冰箱、洗衣机等,也普遍采用开关电源。
开关电源具有体积小、效率高的优点,适用于家用电器对于电源模块体积和能效的要求。
6.电动工具电动工具,如电钻、电锯、充电式电动车等,需要高效的电源来提供驱动动力。
开关电源可以满足这些设备对于瞬态响应和高功率密度的需求,确保电动工具在工作时能够获得稳定的电源输出。
7.电动交通工具随着电动交通工具的普及,开关电源也广泛用于电动汽车、电动自行车、电动滑板车等交通工具中。
其高效率和轻量化的特点使得电动交通工具在有限的电池容量下能够获得更长的续航里程。
8.能源存储系统随着可再生能源的不断发展,能源存储系统的需求逐渐增加。
医疗仪器EMC测试主要问题及整改方法

医疗仪器EMC测试主要问题及整改方法摘要:医疗器械的使用在我国已经有了近二十年的历史,随着我国医疗体制改革的不断深化,越来越多的医疗器械在市场上得到了广泛应用。
与此同时,越来越多的医疗器械相关技术被研发出来,但是在使用过程中,也会出现一些问题,如电磁兼容问题等。
医疗仪器电磁兼容测试是产品质量检测中最为重要的一个环节,如何对其进行正确的电磁兼容测试并对其整改,是一个值得大家重视并思考的问题。
本文将就医疗仪器电磁兼容性测试中常见的问题及整改方法进行阐述。
关键词:医疗器械;电磁兼容性;问题引言:医疗器械电磁兼容性(EMC)是指医疗器械在正常使用情况下不会对周边的设备、人员和环境造成电磁骚扰的能力。
电磁兼容问题主要是由设备的内部电路设计和外部辐射发射两部分组成。
医疗仪器的电磁兼容性是一个系统工程,需要从系统的角度考虑,结合具体设备,综合分析其产生电磁骚扰的原因,对其采取相应的措施进行整改。
本文将从医疗仪器 EMC测试过程中出现的问题入手,阐述相应整改措施和方法。
1.医疗仪器EMC测试主要问题分析1.1电源问题电源的电磁兼容性(EMC)是通过电源与电网之间的电磁兼容性来实现的,电源是传导发射最重要的来源之一,因此在医疗仪器设计中,电源的设计是重点。
常见的问题包括:(1)由于电源本身具有高电压、高电流和高工频电压,使得医疗仪器所处的环境比较恶劣,这就使得电源在传导发射方面存在着很大问题。
(2)由于医疗仪器经常处于较高频率下工作,而这会使得电源本身产生很大的谐波干扰,并且这种谐波对医疗仪器上的电路和系统具有一定的影响。
(3)由于医疗仪器使用时间长了,而电源开关次数却不多,这样会使开关器件上产生很多高频电流,从而产生较大的瞬态干扰[1]。
1.2接地问题接地问题是医疗仪器设计中最关键的部分,它直接关系到医疗仪器能否正常工作。
接地问题主要包括以下几方面:(1)如果医疗仪器的接地不良,会使电流在接地点产生环流,使电流分布不均匀,会引起电磁干扰。
隔离电源方案

隔离电源方案隔离电源方案1. 引言在电子设备的设计和应用中,隔离电源是一种重要的电源方案。
隔离电源具有将输入电源和输出电路完全隔离的特性,可以提供更高的安全性和可靠性。
本文将介绍隔离电源的工作原理和常见的实现方式,并探讨其在不同应用领域的优势和具体设计要点。
2. 隔离电源的工作原理隔离电源通过使用变压器将输入电源和输出电路进行物理隔离,从而实现输入和输出之间的电气隔离。
其主要工作原理如下:1. 输入侧变压器:隔离电源的输入侧通过变压器将输入电压变换为合适的电压,并且在变压器中通过绝缘层实现输入和输出之间的电气隔离。
变压器还可以提供电源交流信号的相位变换功能。
2. 输出侧整流和滤波:隔离电源的输出侧通常需要进行整流和滤波处理,将交流信号转换为稳定的直流电压。
这可以通过整流桥和滤波电容来实现。
3. 输出侧稳压和保护:隔离电源的输出侧还需要进行稳压和保护的处理,以确保输出电压在设定范围内稳定,并且可以对过载、短路等异常情况进行保护。
3. 隔离电源的实现方式隔离电源可以通过多种方式来实现,下面介绍几种常见的实现方式:1. 离线开关电源:这种方式是一种常见的隔离电源实现方式,通过离线开关电源的工作原理,实现输入和输出之间的电气隔离。
离线开关电源具有高效率、稳定性好等特点,广泛应用于计算机、通信设备等领域。
2. 直流-直流隔离电源:这种方式将输入直流电源转换为另一个输出直流电源,通过变压器的物理隔离实现输入和输出之间的电气隔离。
这种方案常见于工业控制、充电器等领域。
3. 带有光耦隔离的电源:在一些对安全性要求较高的场合,可以采用带有光耦隔离的电源方案。
光耦隔离可以通过光电转换器实现输入和输出之间的电气隔离,具有较高的抗干扰性和安全性。
4. 隔离电源的应用领域隔离电源广泛应用于各个领域,以下是几个常见的应用领域:1. 工业控制:在工业控制系统中,由于环境复杂、噪声干扰较大等特点,使用隔离电源可以有效提高系统的稳定性和抗干扰性。
开关电源隔离方案

开关电源隔离方案随着科技的发展,电子设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
而为了保证电子设备的正常运行,稳定可靠的电源供应是至关重要的。
在电源供应中,开关电源被广泛应用于各种电子设备中。
然而,由于市电的不稳定性以及电气安全问题,开关电源隔离方案的设计变得尤为重要。
开关电源隔离方案是为了解决开关电源在使用过程中可能出现的问题而提出的一种解决方案。
开关电源隔离方案的主要目的是隔离输入电源与输出电源,以达到保护电子设备和人身安全的目的。
开关电源隔离方案可以有效地提高电气安全性。
由于市电的不稳定性,可能存在电压过高或过低的情况,这会对电子设备造成伤害甚至损坏。
而通过使用开关电源隔离方案,可以将输入电源与输出电源隔离开来,有效地保护电子设备免受市电波动的影响。
开关电源隔离方案还可以提高电源的稳定性。
开关电源隔离方案中一般会加入稳压电路,通过对输入电源进行稳压处理,使得输出电源的稳定性得到提高。
这对于一些对电源要求较高的设备来说尤为重要,比如一些精密仪器、医疗设备等。
开关电源隔离方案还可以提供电气隔离功能。
在一些特殊环境下,比如工业场所,可能存在电气噪声、浪涌电流等问题,这些问题可能对电子设备造成干扰或损坏。
而通过使用开关电源隔离方案,可以将输入电源与输出电源进行隔离,从而有效地减少电气噪声的干扰,保护电子设备的正常运行。
开关电源隔离方案还可以提高电源的效率。
在传统的电源设计中,常常会出现能量的损耗,导致电源效率低下。
而通过使用开关电源隔离方案,可以通过优化电源的结构和控制方式,提高电源的转换效率,减少能量的损耗,从而节约能源。
开关电源隔离方案在电子设备中具有重要的作用。
它可以提高电气安全性,保护电子设备免受市电波动的影响;提高电源的稳定性,保障设备的正常运行;提供电气隔离功能,减少电气噪声的干扰;提高电源的效率,节约能源。
因此,开关电源隔离方案的设计和应用在电子设备中具有重要的意义,可以提升设备的可靠性和稳定性,为我们的生活和工作带来更多的便利与安全。
医疗设备电源的要求与特点

一台医疗设备在医院是否能够发挥其最大效能,除了与机器本身的技术性能有直接的关系外,还和供电电源的质量有着极其重要的关系。
电源品质的好坏,将直接影响医疗设备的运行稳定性和可靠性,甚至导致重大医疗设备事故和造成巨大的经济损失。
目前,国内的医疗设备大多采用220V市电供电。
由于各种不同类型的医疗设备供电需求,目前使用最多的是集中式供电结构。
即由一个集中的电源变换器产生所需各种电压等级的输出电压。
由于它成本低廉、效率高、输出电压可调整、输出噪音小、动态响应快等非常适合医疗类设备使用,是医疗类设备目前使用最多的一种供电方式。
医疗设备电源方案确定需要考虑下面几个问题。
安全与隔离安全与隔离是普通商用电源与医疗用电源的一个重大差别。
通常,除了一些实验分析类仪器,医疗设备大多安装在病床或手术台附近,离人和操作者的距离比较近,外壳常常会被触及到。
医疗设备内部有各种各样的强,弱电的部件,如果强弱电之间的隔离或者是外壳材料绝缘有问题,就会非常危险。
安全测试方面一般医疗设备电源都必须得到UL60601-1、C-UL、EN60601-1等安全认证。
输入输出端必须要4,000V以上的隔离电压,而且要求对地漏电流低,符合安规爬电距离要求。
而对于强电部分需采用双重绝缘,尤其有可能与设备外壳接触的部分更要加强绝缘设计。
电磁兼容性和抗电磁干扰能力要为医疗类设备选择或者搭建一个好的供电系统,必须注意提高电源的电磁兼容性和抗电磁干扰能力。
主要要从以下几个方面来考虑:设计。
PCB的设计和布局,一般的电源中都会包含一些高频信号,PCB上的任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度都会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应,及时通过直流信号的印制线也会从临近的印制线耦合到射频信号并引起电路的问题。
所以医疗类电源必须选择大品牌,具有很强研发实力的公司的产品,这些产品在设计和生产工艺方面都能保证良好的品质。
屏蔽。
为了抑制开关电源产生的辐射,消除电磁干扰对医疗设备内其他电子设备的影响,最好的办法就是对电源的磁场进行屏蔽,然后将整个屏蔽罩与医疗设备的机壳或地连为一体,这是个事半功倍的办法。
多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种电力电子设备,它可以从交流电源中提供多个不同电压和电流的直流电输出。
在设计和应用多路输出开关电源时,有几个重要的原则需要考虑。
1. 选定合适的开关电源拓扑结构:多路输出开关电源可以采用多种拓扑结构,例如非隔离型Buck、Boost、Buck-Boost和隔离型Flyback、Forward等。
选择合适的拓扑结构需要考虑输出电压、输出功率和成本等因素。
2. 合理设计输出电压和电流的等级:多路输出开关电源通常需要提供不同电压和电流级别的输出。
在设计时,应根据实际需求合理确定输出电压和电流的等级,并确保满足负载的功率需求。
3. 增加输出电压和电流的调节功能:多路输出开关电源应具备电压和电流的调节功能,以满足不同负载的需求。
可以通过采用可调电压稳压器(例如LM317)或数字控制芯片(例如TL494)来实现。
4. 合理设计电源滤波电路:多路输出开关电源需要具备良好的电源滤波电路,以降低输入和输出端的电磁干扰。
可以采用电容、电感和磁珠等元件来设计滤波电路,并确保滤波效果良好。
5. 保证输出电压和电流的稳定性:输出电压和电流的稳定性是多路输出开关电源设计中的重要指标。
可以采用反馈控制回路和稳压芯片等来保证输出电压和电流的稳定性。
多路输出开关电源的应用范围广泛,常见应用包括:1. 电子设备:多路输出开关电源可以为电子设备提供不同电压和电流的直流电源,例如计算机、通信设备、工业自动化设备等。
2. 医疗设备:多路输出开关电源可以为医疗设备提供稳定、可靠的电源,例如医用仪器、电子监护设备等。
3. 光电设备:多路输出开关电源可以为光电设备提供适合的电压和电流,例如LED照明、激光器、光纤通信设备等。
4. 电源适配器:多路输出开关电源可以用作电源适配器,为各种便携电子设备充电,例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
需要注意的是,在使用多路输出开关电源时,应确保正确安装和连接,避免电气安全问题。
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医疗设备中开关电源的隔离和应用
现以信息技术设备开关电源为例,依其与医用标准在电气隔离程度上的差异,分析非医用电源在医疗设备中使用时需要采取的附加安全措施,并根据设备中患者防护路径上的隔离方式,讨论电介质强度测试时的具体实现方式。
〔关键词〕医用电气设备;开关电源;隔离;电介质强度
开关电源因设计规范不同,可供信息技术设备、医疗设备等不同产品使用。
由于医用电气设备对隔离要求的特点,使用符合不同行业标准要求的开关电源时,需要根据其实际的隔离参数,结合该电源在医用电气设备中的具体应用,进行合理的分析与测试验证,必要时提供附加的隔离措施,以确保设备满足GB 9706.1-2007[1]、GB 9706.152008[2]的要求。
1、开关电源的电气结构
Ⅰ类电源(带金属外壳)的电气结构见图1,Ⅱ类电源(不带外壳的裸板)的电气结构见图2。
图1 Ⅰ类电源电气结构
图2 Ⅱ类电源电气结构
由于T1工作于脉冲直流状态,除了网电源部分的交流电压外,还应考虑 E3的直流电介质强度,可根据初、次级之间的实际工作电压峰值进行计算。
医用电源 1.1
按照GB 9706.1-2007标准,图1、图2所示结构的医用电源的隔离参数为:E1—电介质强度AC 1500 V,电气间隙2.5 mm,爬电距
离4 mm;E3—电介质强度AC 4 000 V,电气间隙5 mm,爬电距离8 mm;E4—电介质强度AC 500 V。
相对应有:C1—Y2类电容器,C2—X2类电容器,C3—等效于双Y1类串联电容器。
非医用电源 1.2以信息技术设备用电源为例,按照GB 4943.1-2012[3]标准,图1、图2所示结构的非医用电源的隔离参数为:E1—电介质强度AC 1500 V,电气间隙2 mm ;E3—电介质强度AC 3 000 V,电气间隙4 mm ;E4—电介质强度AC 500 V。
相对应有:C1—Y2类电容器,C2—X2类电容器,C3—Y1类电容器。
2、医用设备的电气结构
Ⅰ类医用设备(金属外壳)的电气结构见图3,Ⅱ类医用设备(塑料外壳)的电气结构见图4。
图3 Ⅰ类医用设备电气结构
图4 Ⅱ类医用设备电气结构
以下主要讨论与应用部分相关的防护路径上的隔离要求。
按照GB 9706.1-2007标准,图3、图4所示设备对患者防护的隔离要求如下。
(1)L、N←→应用部分:双重或加强绝缘,电介质强度AC 4000 V,电气间隙5 mm,爬电距离8 mm ;或采用标准中第17章a1)、a2)、a3)所述的方法。
(2)L、N←→金属外壳:基本绝缘,电介质强度AC 1500 V,电气间隙2.5 mm,爬电距离4 mm。
如无特别说明,下文中的“标准”均指GB 9706.12007标准。
采用医用电源的设备 2.1
若图3所示设备采用了Ⅰ类医用电源,只要应用部分和应用电路处理好与外壳之间的绝缘(包括爬电距离和电气间隙),则该设备满足标准中17a2)、17a4)的要求;若该Ⅰ类医用电源不带金属外壳,但有保护接地连接,同样符合上述要求。
若图3所示设备采用了Ⅱ类医用电源,当开关电源输入部分与外壳之间至少采用基本绝缘,开关电源输出部分、应用电路和应用部分与外壳之间至少采用辅助绝缘时,该设备满足标准中17a4)的要求;当开关电源输出部分、应用电路和应用部分与外壳之间采用基本绝缘或功能绝缘时,该设备满足标准中17a2)、17a4)的要求。
图4所示设备若采用了Ⅱ类医用电源,则满足标准中17a4)的要求。
采用非医用电源的设备 2.2
若图3、图4所示设备采用的是不满足医疗标准的非医用电源,以信息技术设备用电源为例,设备应附加至少相当于基本绝缘的隔离装置。
图5所示为Ⅰ类设备中几种可能的附加隔离装置,图 6所示为Ⅱ类设备中几种可能的附加隔离装置。
设备至少应采取其中的一种措施。
若图5、图6所示设备的应用电路为实现所需的功能,自身已具有等效于②或③的隔离部分,或者应用部分具有等效于④的隔离外壳,则无须采取相应的附加隔离措施。
图5 Ⅰ类医用设备附加隔离措施施
图6 Ⅱ类医用设备附加隔离措施
若图5所示设备采用了Ⅰ类电源,则该设备满足标准中17a2)、17a4)的要求;若该Ⅰ类电源不带金属外壳,但有保护接地连接,同样符合上述要求。
若图5所示设备采用了Ⅱ类电源,当开关电源输入部分与外壳之
间至少采用基本绝缘,开关电源输出部分、应用电路和应用部分、附加的隔离措施与外壳之间至少采用辅助绝缘时,该设备满足标准中17a4)的要求;当开关电源输出部分、应用电路和应用部分与外壳之间采用功能绝缘或功能接地时,该设备满足标准中17a2)、17a4)的要求。
图6所示设备若采用了Ⅱ类电源,则满足标准中17a4)的要求。
接地全塑外壳设备 2.3
图7为具有保护接地连接的全塑外壳设备。
图7 接地全塑外壳设备
若图7中开关电源对电击的防护程度同时还依赖于保护接地连接,虽然设备无保护接地的可触及金属部分,该设备仍然为Ⅰ类设备;此时,若图7所示设备符合标准条款19.3中表4的注2,则对地漏电流的允许值是一般设备的5倍,即图7中的开关电源在使用非医用电源时通常不需要附加的漏电流限制措施。
若图7中开关电源对电击的防护程度不依赖于保护接地连接,仅为了功能原因(如电磁兼容需要)而与保护接地连接(功能接地),该设
备仍然为Ⅱ类设备;但此时功能接地连接与带电部分(如L、N)之间的绝缘要求为双重绝缘或加强绝缘。
隔离变压器 2.4
图5措施①中隔离变压器的电气结构见图8,该变压器绝缘的基准电压等于初、次级之间任何两点间最高电压的算术和,即440 V。
电介质强度在基本绝缘时为~1880 V,加强绝缘时为~4760 V。
图8 1:1 隔离变压器
图5中措施①隔离变压器的作用:(1)将非医用开关电源的超标漏电流限制在标准允许值;(2)网电源部分至少增加了一重对患者的防护措施(非医用开关电源的电气间隙不符合医用标准);(3)降低从供电网进入到非医用开关电源的瞬态过电压等级。
上述作用(1)虽然回避了非医用开关电源基本绝缘电气间隙值偏低的问题,同时作用(3)降低了对非医用开关电源加强绝缘的电介质强度要求(见 IEC60601-1:2012[4]),但由于此时非医用开关电源的工作电压不变,标准对用于患者防护的电气间隙的要求没有降低,所以此时非医用开关电源的电气间隙仍不能满足标准要求,非医用开关电源的加强绝缘只能作为辅助绝缘或基本绝缘看待。
因此,非医用开关电源对其工作电压的隔离还需采取额外的措施。
事实上,由于隔离变压器已经降低了从供电网进入到非医用开关电源
的瞬态过电压等级,尤其在隔离变压器采用了加强绝缘的条件下(这容易做到),从风险分析的角度出发,对位于二次电路的非医用开关电源来说,其电气间隙可合理降低至对操作者的防护限值水平,但不应低于IEC60601-1:2012中表13的值。
电介质强度 2.5
在网电源部分与应用部分之间的绝缘,假如只存在一个路径,如仅为17a4)中的一种绝缘,若为图4所示的采用Ⅱ类医用电源的设备,则为加强绝缘,进行电介质强度测试时,~4000 V实验电压直接加在网电源部分与应用部分之间;若为图6所示的采用Ⅱ类非医用电源的设备,则为双重绝缘,测试时,应通过中间抽头或两个相位同步的变压器,将~4000 V实验电压分为~1500 V实验电压和~2500 V实验电压,分别同时加到承受基本绝缘和辅助绝缘的部件上;若同时存在着加强绝缘和双重绝缘,为了避免由于分布电容的影响使得基本绝缘或辅助绝缘受到过分的应力,仍需要采用前述的双重绝缘的测试方法。
在网电源部分与应用部分之间的绝缘,若存在着多重路径,如图3所示的采用了Ⅰ类医用电源的设备,其绝缘路径是17a2)和17a4),对17a2)来说,只需对基本绝缘测试~1 500 V实验电压即可;对17a4)来说,虽然图3中Ⅰ类医用电源对应图1中的E3为加强绝缘,电介质强度实验电压为~4 000 V,但不论是将此实验电压加在网电源部分与应用部分之间,还是只加在网电源部分与开关电源输出部分之间,由于17a2)路径的存在,都会使17a2)部位和(或)对应图1中的
E4部位,和(或)应用电路与接地金属外壳之间受到过分的应力。
因此,这种情况下,17a4)路径上的电介质强度实验是无法合规进行的。
此时,为了进行17a4)加强绝缘路径的测试,需要对开关电源的裸板进行“去地”处理,包括对相关器件甚至对电源板上的覆地铜箔层进行去除处理后(需要时),才可对开关电源的网电源部分与输出部分之间的加强绝缘进行~4000 V的电介质强度实验;同时,结合设备中其他部分的相关检查和测试,并以此代替设备的网电源部分与应用部分之间的电介质强度实验,再对设备进行最终判定。
3
小结
随着IEC 60601-1:2012即将转化为国家标准,符合GB 4943.1-2012标准要求的开关电源在医疗设备中将被更广泛使用,此类非医用电源具有对操作者和患者的防护采取额外措施的要求,本研究的论述对开关电源的选用和电介质强度的测试具有一定的实际指导意义。