安裝后的醫(yī)用電氣設(shè)備傳導(dǎo)發(fā)射的整改設(shè)計(jì)

趙佳洋 丁海波 劉鵬 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測院 （沈陽 110179）

現(xiàn)以某大型永久性安裝醫(yī)用電氣設(shè)備為例討論已經(jīng)完成現(xiàn)場安裝的設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射測試的整改和設(shè)計(jì)。

如圖1 所示，該設(shè)備在未進(jìn)行整改之前的傳導(dǎo)發(fā)射測試數(shù)據(jù)。（由于幾乎所有的點(diǎn)均不合格，為了節(jié)省時間，我們僅僅進(jìn)行了部分頻段的測試）

我們發(fā)現(xiàn)幾乎所有的頻點(diǎn)都超標(biāo)，雖然在進(jìn)行測試的時候，頻率范圍只到了大概2.5MHz，但是，可以預(yù)見到在中高頻范圍內(nèi)，情況也不容樂觀。

1.隔離變壓器的設(shè)計(jì)

為了隔離高頻的干擾，隔離變壓器是必不可少的，增加隔離變壓器一方面能夠隔離高頻的傳導(dǎo)干擾，另一方面也能夠提高整機(jī)對地漏電流的表現(xiàn)。我們選擇在設(shè)備內(nèi)部電源進(jìn)線端接入一個大功率隔離變壓器，功率要考慮整機(jī)所消耗的功率。該變壓器是等壓隔離，初次級繞在同一個繞線圈架上，繞線圈架采用硅鋼片而不是鐵氧體等導(dǎo)磁率高的材料，初次級之間要設(shè)計(jì)銅屏蔽，銅屏蔽選擇無孔隙的、厚度不低于0.13mm 的銅制成，并設(shè)計(jì)不少于3mm 的搭接以保證初次級之間的磁信號均只能通過硅鋼片來傳輸。

圖1.

圖2.

圖3.

如圖2 所示，在設(shè)備電源柜中的入線處串聯(lián)進(jìn)一個設(shè)計(jì)好的隔離變壓器。得到了如圖3 所示的傳導(dǎo)發(fā)射結(jié)果。

2.濾波器及低頻磁環(huán)的設(shè)計(jì)

圖4.

我們發(fā)現(xiàn)，對于本案例來說，增加性能良好的隔離變壓器可以給設(shè)備帶來至少20dB 的傳導(dǎo)發(fā)射的下降。但是由于給設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射的能量過大，單純通過增加隔離變壓器根本無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，在此基礎(chǔ)上我們考慮在變壓器的初級的適當(dāng)位置增加濾波器以及低頻磁環(huán)來過濾低頻的傳導(dǎo)發(fā)射，如圖4 所示。

我們在隔離變壓器的初級端串聯(lián)一個濾波器，用來濾除低頻的差模干擾，但是由于該設(shè)備具有較長的接地線，該接地線幾乎貫穿了設(shè)備的所有部件，并在地槽中與其他設(shè)備的電纜共存，一旦接地條件下降，在接地線上將耦合進(jìn)空間的電磁能量，這導(dǎo)致了在加入濾波器后，測試結(jié)果有了明顯下降，但是依然有少量單頻點(diǎn)超標(biāo)。在這種情況下，我們選擇在濾波器的兩端串接低頻磁環(huán)，將L、N 以及PE 均繞制在磁環(huán)上，這樣保證了即使在PE 條件不好的情況下，依然能夠保證其低頻的傳導(dǎo)發(fā)射達(dá)標(biāo)。得到了如圖5 所示測試結(jié)果。

我們可以看到在低頻段的傳導(dǎo)發(fā)射的測試結(jié)果已經(jīng)完全達(dá)標(biāo)，通過增加參數(shù)合適的濾波器，在低頻段我們達(dá)到了將近30dB 的下降。在高頻段，通過低頻磁環(huán)的繞制，以及對接地線上耦合的能量的抑制，我們達(dá)到了接近20dB 的下降。但是在中高頻，依然有數(shù)個尖峰，并隨著頻率的增加，其距離限值就越近，在超過10MHz 的時候徹底超標(biāo)。

圖5.

3.高頻磁環(huán)的設(shè)計(jì)

在這種情況下我們選擇用高頻磁環(huán)來抑制傳導(dǎo)發(fā)射中的高頻信號。

首先，我們在低頻磁環(huán)的出線口處增加數(shù)個高頻磁環(huán)，每根出線均套上一個磁環(huán)以抑制共模耦合的能量，之后將出線同時繞制在一個磁環(huán)上以抑制差模耦合的能力，如圖6 所示。

在此基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)傳導(dǎo)發(fā)射有部分超標(biāo)頻點(diǎn)與設(shè)備的開關(guān)電源上的逆變頻率一致，所以我們查找了相對應(yīng)的開關(guān)電源，在外殼出線口處繞制磁環(huán)以降低其共模發(fā)射通過空間耦合到電源線上的可能，如圖7 所示。

通過對高頻磁環(huán)的設(shè)計(jì)，我們達(dá)到了至少10dB 的傳導(dǎo)發(fā)射的下降。

通過以上對于系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，我們得到了如圖8 所示的傳導(dǎo)發(fā)射結(jié)果，完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6.

圖7.

圖8.