“在設計交流供電型醫療産品時,除了常見工程挑戰外,還麵臨一個獨特的電源問題。您的線路操作 AC-DC 電源(也稱為電源轉換器)必須滿足嚴格的安全規定,而不是非醫療設計所要求的。您還必須確保這種電源在各種故障模式下仍能保持安全。
”作者: Bill Schweber
在設計交流供電型醫療産品時,除了常見工程挑戰外,還麵臨一個獨特的電源問題。您的線路操作 AC-DC 電源(也稱為電源轉換器)必須滿足嚴格的安全規定,而不是非醫療設計所要求的。您還必須確保這種電源在各種故障模式下仍能保持安全。
幸運的是,這些轉換器的電源選擇範圍越來越大,您可以從各種不同的外形尺寸、線路插頭和額定功率方麵選擇合格的醫療電源。
這些轉換器符合 ANSI/AAMI ES60601-1(美國)和 IEC/BS EN/EN60601-1(歐盟)標準以及通常的非醫療標準。在這些轉換器滿足的具體要求中,包括兩種病人保護方式 (2×MOPP) 和 100 µA 左右的漏電流。這些都是超出一般電源安全和效率標準的要求。
在許多情況下,設計電源時必須採用 II 類 AC 插頭配置,盡管缺少第三個接地插針(插片),但仍能確保安全。這與有接地連接的 I 類插頭截然不同。之所以需要 II 類插頭,是因為許多雙插片 AC 插座仍在使用。此外,即使插座是三插頭接地型,實際接地連接也可能不存在或存在故障。
您可以選擇開放式內置機箱電源或外置式壁插適配器。有時,最佳選擇是顯而易見的,因為大多數壁插適配器的最大額定功率為 50 W,這使得開放式電源成為大功率設計中唯一可行的選擇。在其他情況下,則需要權衡利弊,或根據具體應用來決定。
開放式電源
內置電源適用於必須是完整的單箱解決方案的産品。雖然在內部添加電源會增大設備尺寸,但對於包括透析機、牙科椅、電床或流體泵在內的應用來說,通常是可以接受的。
當需要不同的、完全獨立的電源軌時,也可以使用內置電源,而不是使用具有多個輸出的單電源。在這種情況下,電源可能會有不同的開/關情況,或具有較大的額定電壓和電流範圍。
MEAN WELL 的“綠色 RPS 係列中的開放式轉換器達到了醫用級別。這些設備的輸出電壓從 5 V 到 48 V 不等,功率範圍為 30 W 到 500 W。
該係列的代錶産品是 RPS-120S-24,這是一款 24 V、120 W 印刷電路闆(PC 闆)轉換器,佔地麵積僅為 2 × 3 英寸 (in.)(圖 1)。該轉換器的輸入電壓為交流 80 V 至 264 V,滿載效率高達 94%,具有不到 0.3 W 的極低空載功耗。該轉換器可用於 I 類和 II 類係統安裝,具有低於 150 µA 的極低漏電流。
圖 1:RPS-120S-24 電路闆轉換器尺寸僅為 2 × 3 in.,但功率高達 120 W,且效率高,空載耗散低。(圖片來源:MEAN WELL)
壁插式適配器
壁插式電源裝置可減少係統的體積和重量,使得包裝和使用更靈活。在許多情況下,這種適配器並不提供主要工作電源,而是用於為內部電池充電。這樣,係統就可以被帶到現場,而無內部 AC-DC 電源的負擔。此外,即使不是便攜式係統,由於電源可以放置在 AC 電源插座上,因此佔用的桌麵或工作臺空間也較少。
壁插式適配器的另一個好處是,能為係統隔離 AC 線路上的高電壓,從而簡化了認證過程,因為係統內部隻有安全的低壓直流電。請註意,這就為什麼許多低成本、非便攜式、無電池型消費類産品現在都使用外置適配器。相比之下,由於電線和元件外露,內置開放式電源通常需要增加物理保護,如屏蔽網或屏蔽層。
MEAN WELL 提供的適配器額定功率在 30 W 到 60 W 之間,輸出電壓為 5 V 到 48 V,且採用固定插頭。固定插頭是指 AC 插頭直接安裝在適配器本體上,無需外接 AC 電纜,從而節省了成本並更有效地利用了空間。
MEAN WELL 的 GEM60I 係列産品,如 9 V 60 W 的 GEM60I09-P1J(圖 2),具有可互換的 AC 插頭,適用於歐盟、美國、英國和澳大利亞(插頭套件單獨出售)(圖 3)。
圖 2:GEM60I 係列中的這款壁插式轉換器具有可互換的本體安裝式 AC 插片,可滿足不同地區的要求(圖片來源:MEAN WELL)
圖 3:GEM60I 適配器提供四種可配置插片,以滿足澳大利亞、英國、歐盟和美國的 AC 插頭模式。(圖片來源:MEAN WELL)
相比之下,MEAN WELL 的 GSM60E 係列有採用歐盟專用插頭,GSM60U 係列採用美國專用插頭。這些插頭不能拆卸或互換,是適配器的組成部分。
這些 II 類設備的通用輸入電壓為交流 80 V 至 264 V,漏電流低於 100 µA,空載功耗低於 0.15 W。這些設備符合所有醫療和其他監管標準要求,採用 UL 94V-0 級阻燃外殼。
結束語
如果您正在設計醫療係統,現在有多種不同外形尺寸的 AC-DC 轉換器可供選擇,它們都能滿足衆多的監管要求。通過選擇具有所需電壓、電流和額定功率的 MEAN WELL 電源,以及針對應用經過優化的外形尺寸,您就可以把精力投嚮其他設計功能,以提供與衆不同的最終産品。
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