高可靠性医疗设备电源选型参考与应用实例分享 - 全文

　　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。为此，深圳中电华星电子技术有限公司针对目前医疗设备市场的现状对设备的供电电源进行长期的研究，为您的产品提供最低价及高效的电源解决方案。在此，就医疗类设备电源的选型及产品与大家进行一些探讨。

　　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。

　　认证。现阶段一般医疗设备类电源都需要经过FCC-B、CISPR22-B、EN55011550226120461000等电磁兼容性及抗电磁干扰能力测试。选择完成这些测试的产品不仅能确保不对设备内其它电子元器件产生电磁影响，而且能减少医疗设备研发周期及推向市场前的受检时间。

　　尺寸及高功率密度。目前医疗类设备除了向多功能、高检测和调整精度方向发展外，更小尺寸及便于携带也是一个发展方向。这就要求医疗设备电源必须在更小的板载面积条件下拥有更高的功率输出。excelsys目前单位面积的功率密度可达17W/in3，体积非常小，现在已经成功运用于多种便携医疗设备和车载医疗设备。更多模块电源信息请联系中电华星技术研发团队。

　　特殊应用。目前市场上的集中式供电电源产品大多是标准输出，即使有部分电源产品可以通过外接电路的方式进行输出调节，调节范围也不大，而且稳定性也存在问题。如果碰到了低电压、大电流或者极高的直流电压情况该如何处理，当然可以采用定制方式，但价格相当高，客户能否接受。碰到这样的情况，考虑下excelsys，她可以在极低的价格下满足您的要求。

　　价格。如今医疗设备的价格由于竞争的激烈，已经逐步透明，特别是一些家用的小型医疗设备，价格已经非常平民化、大众化。所以这就要求医疗设备的重要组成部分--电源，必须要有有竞争力的价格。在这方面，深圳中电华星电子技术有限公司作为目前国内最大的电源模块代理商，除了能提供有竞争力的技术方案之外，还能依靠供应商的大力支持，确保客户在极具竞争力的价格优势下获得高品质的电源模块产品。

　　这么多医疗设备电源选型的问题，如何选择，如果我告诉你有一个只要5分钟就可以确定电源选型的电源产品，你相信吗？她就是爱尔兰的Excelsys。

　　Excelsys是全球领先的配置电源设计、制造企业，总部设在爱尔兰，产品主要应用于医疗、照明、军事等领域，尤其在医疗设备方面应用非常广泛。目前应用于医疗设备方面的配置类电源产品主要有四个系列，涵盖了200W-1450W的功率区间及低噪音等多种选择。

　　该公司的配置类电源产品由两部分组成。

　　一是机壳（powerPacs）。作用是将全范围输入的市电进行整流及PFC功率因素校正，输出360V直流电压。目前机壳有两个大类9个系列的产品可供选择，两类产品分别提供4插槽封装和6插槽封装，4插槽输出功率范围为200W-750W，6插槽输出功率范围为400W-1340W，9个系列分别涵盖普通应用、低噪音、高温、医疗认证、震动、远程控制等不同应用。

　　二是模块（powerMods）。标准安装件可直接安装在机壳上，可以选择单路或双路不同的直流输出组合，有7种不同输出电压和功率可供选择，输出可在1.5V-58V之间进行调节，且模块间可以串并联任意组合，方便组成各种特殊应用的系统，非常方便。

　　

　　该产品的配置选型非常简单，只需先确定设备的总体功率需求和适用条件，选定机壳，然后根据设备中某些组件的供电需求选配模块，工程师只需要5分钟即可确定设备电源方案，简单高效。减少研发投入，加快设备投产时间。

　　下面就给大家介绍下该公司几个医疗设备专用电源系列及实际应用案例。

　　Xmite、Xrite系列

　　Xmite 系列是Excelsys公司专为医疗设备设计开发的专用电源，所有产品均经过严格的EN60601-1及UL2601-1安全测试及多项电磁防护测试，输入输出端隔离电压为4，000VAC，对地漏电流低于300μA，符合安规爬电距离要求，能在44.5×260×89mm的封装（1U高）内最多提供高达 750W的功率输出，提供4个不同插槽选择，可以选择8路不同的输出组合，输出电压1.5V-58V不等，且输出可调，效率高达90%。所有组合均可由客户按需自由配置（具体见配置表），非常有特点。Xrite系列基本参数与Xmite系列基本相似，是该系列的低噪音版本，实测全负荷运行噪音不高于54dB。该公司产品还可以针对特定的客户需求进行震动、电磁辐射、温度、认证和控制等方面的专门设计和测试，具体技术应用方案请联系中电华星技术支持团队。

　　

　　Xvite、Xzite系列

　　Xvite 系列是Excelsys公司专为医疗设备设计开发的高功率专用电源，所有产品均经过严格的EN60601-1及UL2601-1安全测试及多项电磁防护测试，输入输出端隔离电压为4，000VAC，对地漏电流低于300μA，符合安规爬电距离要求，输出功率400W到1450W不等，功率密度高达 15W/in3，该系列产品最多可选择6个模块12路不同的输出组合，输出电压1.5V-58V不等，且输出可调，效率高达90%。所有组合均可由客户按需自由配置（具体见输出组合选型表）。Xzite系列基本参数与Xvite系列基本相似，是该系列的低噪音版本，实测全负荷运行噪音不高于59dB。

　　

　　实际应用案例

　　1、普通医用激光修复设备

　　设备总功率约为1，100W，满足医疗设备认证，需要四组不同直流输出，首先是大电流的48V、20A用于激光设备， 其次需要一个18V用于LCD显示器，再次需要一个5V用于控制面板，最后还需要一个12V用于系统散热风扇。这个客户找了很多品牌的产品都无法定型，因为电源系统太复杂，价格太高，占用的空间太大，最后他选择了Excelsys，在40.5×260×127mm（1U高）的封装内解决了问题。

　　

　　首先，他选择了一个Xvite系列XVD机壳，最大输出功率1，200W，满足医疗认证和隔离电压要求，模块方面他选择4个Xg5模块并联输出48V、 24A（MAX）用于激光，1个Xg7模块将输出电压调至18V用于LCD显示器，1个Xg8模块将输出电压分别调至5V和12V用于控制面板和散热风扇。选型为XVD555578。一台复杂的医疗设备电源方案确定，非常简单。

　　2、癌症治疗设备

　　一台癌症治疗设备主系统需要155V的内部电压供应，且需得到医疗认证，18V的显示器，48V的马达及12V+5V的控制面板。该设备由于电压需求特殊，曾经采用的电源系统需要专门开发，相当复杂而且价格高昂，所以选择Excelsys的两个不同型号的机壳配合使用。先选择一台符合医疗设备安规标准的 XMC5550的电源将三个Xg5模块串联输出一个155V的电压为设备主系统供电，其次选择一台普通工业电源XLC5780用于显示器、马达及控制面板供电。如此复杂的系统这样就搞定了，成本远低于以前的设计方案。