醫療設備電磁干擾常見問題(醫療設備的電磁干擾)
1.設備接地電阻過高
醫療設備接地電阻過高被列為十大問題之一,因為故障概率最高。設備的電磁發射、自兼容性和抗干擾性問題的根本原因與設備的接地電阻過高有關。通常,這并不是指普通的低頻接地問題或接地場所問題,而是由于局部(如電路板或電纜)接地電阻過高引起的。高阻抗接地路徑通常導致電纜屏蔽故障和共模電流。
導線和編織線在高頻下大多具有高阻抗性,因此設計師應避免使用導線或編織接地。根據經驗,每英寸長導線的感應阻力是20nH。因此在,100MHz當英寸導線的感抗可以達到12Ω。因此,在射頻條件下,采用任何長度導線的謹慎態度是一種很好的方法,接地板的長度和寬度比至少為5:1。換句話說,對于一個5英寸長的接地板,它的寬度至少應該是1英寸。東莞華碩技術檢測有限公司
2.電纜屏蔽不足
當設備遇到電磁發射或射頻抗干擾問題時,一般會涉及電纜問題,電纜的接地阻抗在這里起著很大的作用。
單點接地的原則適用于低頻,但對射頻影響不大。更困難的是,由于電纜不能終止到患者的終端,屏蔽不能在兩端接地。此外,當設備不能有效接地甚至需要保持絕緣時,過濾有時比屏蔽更有效。
在低頻下,如果電纜的長度超過波長,電纜的屏蔽層可以一端接地l/20.電纜屏蔽層需要兩點或兩點以上的接地。這里需要指出的是,當電纜長度為波長的四分之一時,情況將是最糟糕的。順便說一句,許多市場上銷售的電纜屏蔽層都是編織產品,這不利于解決射頻的電磁兼容性。此外,電纜屏蔽層也容易損壞。例如,一些電纜屏蔽是由聚酯薄膜制成的,不是很強。有時,即使它們被輕微接觸,也會導致屏蔽破裂,降低屏蔽效果,肉眼很難發現。
3.開關電源的發射問題
開關電源或AC/DC轉換器的電磁發射問題有著悠久的歷史。開關電源的電路組成和開關電源本身的布局和結構往往使開關電源的電磁發射成為其推廣和應用中的一個大問題。雖然這個問題很常見,但在醫療電子學中尤為重要,所以傳統的線性穩壓電源可以考慮用于醫療設備的電源體積和質量。對于電源部分,體積和質量已成為質量性能的關鍵因素,因此如何選擇具有優異電磁兼容性能的開關電源已成為醫療設備設計的重要環節。
4.電源線濾波器的使用有問題
由于醫療設備的電磁發射并不局限于所選的開關電源,電源進線部分的線路濾波器也成為抑制高頻干擾的重要環節。一般電源線濾波器中有兩個共模干擾抑制電容器(Y電容器)可以控制設備的共模電流,但這種小電容器不應用于醫療設備的電源線濾波器,因為它會導致設備泄漏電流過大。醫療設備對電源線濾波器的選擇原則使設計師失去了抑制共模電流的有效手段,其余唯一可用的手段是增加電源線濾波器中串聯電感的阻抗。
為了設計一個優秀的電源線濾波器,濾波器的線路設計只是一小部分。決定電源線濾波器性能的關鍵因素是濾波器內部部件的選擇、布局、結構和分布參數。
5.液晶顯示器的電磁發射問題
隨著計算技術的發展,越來越多的單片機用于控制醫療設備,越來越多的液晶顯示器用于設備面板上的人機對話界面。液晶的應用也帶來了液晶顯示器的電磁發射問題。
液晶顯示器通常由電路板上專門引出的布線驅動。由于液晶顯示器的高阻抗特性,發送到液晶顯示器的信號電流不能完全返回到電纜中,其中一小部分將形成電磁輻射進入周圍的電磁環境。
為了抑制液晶顯示器的電磁發射,首先需要使用盡可能短的電路將所有信號電流返回驅動電路板。一個更好的方法是在排線下設置接地板,以減少信號電流返回路徑中的阻抗。此外,作為液晶顯示器結構的一部分,在液晶顯示器背面設置金屬外殼的四個角。
6.設備內部線路的藕合問題
在高頻狀態下,東莞華碩技術檢測有限公司設備內部線路之間存在聯系問題,線路布局不當,特別是患者檢測信號輸入線路布局不當,往往是醫療設備設計成敗的兩個直接原因。
在處理設備的電磁兼容性問題時,電感器或鐵氧體芯經常放置在線路的輸入和輸出之間,以抑制設備內外的射頻干擾,使朝向噪聲源端的電感器具有相當大的高頻電壓。這種高頻電壓可以通過電容耦合作用于附近的金屬物質,如接地層、電路板、散熱器等。因此,在使用這種處理干擾的抑制方案時,應非常小心,以避免與一些敏感設備或敏感電路耦合。
此外,當用鐵氧體磁芯吸收線路上的干擾時,將鐵芯體磁芯放置在連接線的外部比將其放置在電路板上更有效。因為這樣可以避免干擾磁芯后面連接線和敏感線的耦合。
7.組件分布參數問題
在醫療設備中,所選部件本身的缺陷也會限制其性能。我們知道所有電容器都有寄生串聯電感,構成串聯諧振電路:所有線繞組電感器都有繞組匝間和層間分布電容,構成并聯諧振電路,遠低于預期頻率。
例如,許多電容器的諧振頻率低于100MNz;許多線繞電感器的諧振頻率低于20MHz,變壓器的諧振頻率低于5MHz以下是。因此,電路設計人員應充分了解這些部件的實際性能,無論是濾波器還是耦合部件,都有可能在諧振狀態下工作,這將導線和線之間的串擾問題,不僅會損壞線路,還會導致信號傳輸變得非常糟糕。
8.信號傳輸中的阻抗不連續
隨著高速數字電路的廣泛應用,印刷電路板中的電磁兼容問題變得越來越重要,許多PCB問題可以概括為信號傳輸過程中的不連續阻抗問題。
信號傳輸中的不連續阻抗問題始終圍繞著信號的循環回路。理想情況下,信號沿一條線流出,然后沿著接地回路快速流回。然而,根據物理學中最小能量消耗定律,電流通常沿最小能量路徑返回。此時,信號返回通路往往存在不連續阻抗。一旦發生這種情況,它將導致信號反射和傳輸信號畸變。此外,在傳輸線路的不連續性中,也會導致輻射發射問題。
9.信號及其返回道路問題
對于設備的布線,人們往往認為,即使使用更多的接地返回線也是一種浪費。由于大多數信號線與接地電路之間的距離太遠,接地電纜應作為多跟蹤信號線,甚至所有信號線的接地電纜。此時,接地電纜至少有兩個問題。首先,由于接地電纜與大多數信號線之間的距離較遠,信號線與接地電纜之間的環天線較大,外部輻射發射和外部電荷干擾的接收問題不容忽視;其次,信號線公共接地電纜的公共阻抗問題不容忽視,特別是信號線上傳輸的信號速度高,信號邊緣陡峭,公共阻抗的相互干擾尤為嚴重。
實用中傳輸線路究竟需要多少根接地返回線路才算適當,這要由數據的傳輸速率及傳輸線路的長度來決定。對于信號一超過100MHz對于高速傳輸,建議使用信號對接地返回線,對于小于的10MHz低速傳輸,可折疊兩個(或多個)信號對一個接地返回線。
10.設備外殼的靜電放電問題
靜電放電是一個常見且令人頭痛的問題。以塑料外殼的醫療設備為例。為了減少塑料外殼設備的電磁發射,提高塑料外殼設備的抗射頻干擾能力,設計人員將在塑料外殼上進行導電噴涂。為了使導電噴涂效果明顯,通常需要噴涂塑料外殼組合部分的所有間隙,以實現組合產生的導連續性,但這種做法導致了新的靜電放電接觸點。換句話說,設計師在解決問題的同時引入了一個新的、非常困難的問題。
為了解決上述問題,東莞華碩技術檢測有限公司設計人員可以有三種選擇:重新設計線路和內部布局,盡量減少設備對導電噴涂的需求;重新噴涂設備外殼,盡量避免放電,特別仔細使用屏蔽,保護可能的放電間隙。
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醫療設備電磁干擾常見問題(醫療設備的電磁干擾)發表于2022-05-16,由周林編輯,文章《醫療設備電磁干擾常見問題(醫療設備的電磁干擾)》由admin于2022年05月16日發布于本網,共2978個字,共5217人圍觀,目錄為外貿知識,如果您還要了解相關內容敬請點擊下方標簽,便可快捷查找與文章《醫療設備電磁干擾常見問題(醫療設備的電磁干擾)》相關的內容。
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