總體上說,在研發(fā)環(huán)節(jié),影響醫(yī)療器械產(chǎn)品電磁兼容的因素可以用以下幾點(diǎn)概括:①電路原理圖;②PCB板級設(shè)計(jì)(包括布局布線及層疊設(shè)計(jì));③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(包括屏蔽材料的使用)。
1浪涌抗擾度試驗(yàn)
浪涌主要指的是電源剛開通的那一瞬息產(chǎn)生強(qiáng)力脈沖,供電系統(tǒng)浪涌的來源分為外部(雷電原因)和內(nèi)部(電氣設(shè)備啟停和故障等)。為避免浪涌電壓損害電子設(shè)備,一般采用分流防御措施,即將浪涌電壓在非常短的時(shí)間內(nèi)與大地短接,使浪涌電流分流入地。
1.1電路原理圖設(shè)計(jì)
為提高產(chǎn)品抗擾度,選用的元器件一般為以下2種:①氣體放電管:氣體放電管內(nèi)充滿惰性氣體,當(dāng)瞬間電壓出現(xiàn)時(shí),管內(nèi)的惰性氣體被電離,殘壓變得很低,有利于浪涌電壓的迅速瀉放。②壓敏電阻:壓敏電阻在沒有過壓時(shí)呈高阻值狀態(tài),一旦過電壓,立即將電壓限制到一定值,其阻抗突變?yōu)榈椭怠?/p>
1.2 PCB布局布線設(shè)計(jì)注意點(diǎn)
PCB布局時(shí)應(yīng)注意體現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)的初衷,在電源入口處排序,應(yīng)依次為氣體放電管、壓敏電阻、TVS管。布局時(shí)將氣體放電管放在最前面,目的在于較大的瞬間電流先通過氣體放電管瀉放。布線時(shí),應(yīng)特別注意氣體放電管、壓敏電阻的布線應(yīng)粗且短,以保證瞬間大電流的通流能力,如果多層PCB單板,鋪地銅皮并打孔保證通流,效果會更好。
2 傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)
傳導(dǎo)發(fā)射測試是測量受試設(shè)備(EUT)通過電源線或信號線向外發(fā)射的騷擾電壓和電流,根據(jù)GB 4824[3]的要求,傳導(dǎo)發(fā)射測試頻段為150kHz~30MHz,傳導(dǎo)發(fā)射限值根據(jù)設(shè)備的分組和分類不同在GB 4824中有不同的規(guī)定。
2.1電路原理圖設(shè)計(jì)
一般會選用濾波器抑制傳導(dǎo)干擾。根據(jù)設(shè)備中需要濾波的部位及頻段的不同,可以選用不同的濾波元件。通常的EMI濾波器可以定義為一個(gè)低通網(wǎng)絡(luò),由電感、電容或電阻等無源元件組合而成,一般可根據(jù)其電路形式分為T型、L型、π型等基本電路形式。
傳導(dǎo)量是由測量接收機(jī)測L/N/GND之間的頻率與振幅大小而成,若干擾信號為L與N之間,則為差模干擾;若干擾信號為L與G或N與G之間,則為共模干擾。
①共模電感和差模電感。共模電感對共模信號呈現(xiàn)出大電感,具有抑制作用,而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。如果差模干擾比較嚴(yán)重,就要追加差模電感,以抑制差模干擾。
②X 電容和Y電容。X 電容是跨接在電力線兩線(L-N)之間的電容,一般選用金屬薄膜電容;Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間(L-E,N-E)的電容,一般是成對出現(xiàn)。X 電容抑制差模干擾,Y電容抑制共模干擾。
③隔離變壓器。隔離變壓器的磁芯形狀、尺寸大小、原副邊繞組的纏繞方式等都對變壓器的EMC性能有非常重要的影響。比如:磁芯形狀不同及尺寸不同,由此會導(dǎo)致變壓器的泄漏磁場不一樣;原副邊的纏繞方式不同,會導(dǎo)致原副邊之間的隔離電容有差異,從而直接影響隔離性能。
2.2 PCB布局布線設(shè)計(jì)注意點(diǎn)
①電感和電容組成的EMI濾波器在布局時(shí)應(yīng)一字布局布線,各個(gè)元器件就近放置,保證回流路徑最短。共模電感和差模電感在布線時(shí)注意:濾波前后的信號在空間上不要有交叉。
②X 電容和Y電容的位置非常重要,在電路板布局布線中,總的原則是保證兩種電容的回流路徑最短,保證脈沖電壓以最快的速度泄放到地平面上。X 電容和Y電容的布線宜粗短,以減小PCB走自身的寄生電感對濾波效果的影響。
③隔離變壓器的布局布線設(shè)計(jì)要點(diǎn):輸入輸出電源信號應(yīng)在空間上完全隔離開;隔離變壓器本身接地的回路應(yīng)特別重視,接地回路保證最短。
3 輻射發(fā)射試驗(yàn)
輻射發(fā)射測試時(shí)是測量受試設(shè)備通過空間傳播的干擾輻射場強(qiáng)。輻射場的源頭較多:如開關(guān)電源、時(shí)鐘電路、射頻電路等。
一般減小輻射發(fā)射采用的方法為屏蔽。
3.1結(jié)構(gòu)屏蔽
屏蔽罩的屏蔽效果取決于兩個(gè)方面:
①孔縫對屏蔽效果的影響。在實(shí)際的使用中,醫(yī)療器械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屏蔽罩上難免有出線孔、通風(fēng)孔以及機(jī)箱各面之間的連接縫隙,如果屏蔽罩的孔縫尺寸不合理,將使屏蔽效能大大降低。一般來說,孔縫的尺寸應(yīng)小于十分之一到百分之一的波長,才能達(dá)到相應(yīng)的屏蔽效果。
②屏蔽材料對屏蔽效果的影響。對電磁場有較好屏蔽效果的材料有:鐵、鋁、銅。其中,鐵是導(dǎo)磁材料;而鋁和銅都是良導(dǎo)體,漏磁通穿過銅箔和鋁蓋時(shí)會產(chǎn)生渦流,而渦流產(chǎn)生的磁場正好可抵消變壓器的漏磁通,如此來抑制漏磁所造成的磁場干擾。鋁材料由于其自身特性,較多地被用來做屏蔽罩。
3.2 PCB銅皮屏蔽
PCB單板的每層走線或地(電源)平面實(shí)際是一定厚度的銅皮,比如0.5OZ,1OZ??梢猿浞掷肞CB自身銅皮的作用,將已有的輻射源有效地屏蔽在PCB單板的空間里,以減小進(jìn)一步的輻射以及輻射源對其他敏感信號的干擾。常見的措施有:高速時(shí)鐘信號走線的上下兩層用地銅皮覆蓋。地銅皮的巧妙使用會發(fā)揮到意想不到的效果,有無足夠的地銅皮,對輻射發(fā)射的效果也會有較大的影響。
關(guān)鍵詞:醫(yī)療設(shè)備第三方檢測,醫(yī)學(xué)設(shè)備質(zhì)控檢測
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