甲狀腺功能測試儀EMC部分項目整改

王汝勛+陳炯

摘 要 本文簡要介紹了EMC原理及測試標準要求，并結合本公司設備甲狀腺功能測試儀的整改，探討EMC在實際產品中應用。

【關鍵詞】甲狀腺功能測試儀 EMC部分 整改

甲狀腺是人體重要的內分泌腺體之一，它具有吸收和濃聚無機碘的能力，口服放射性磺，被人體吸收后便可參與甲狀腺吸碘的代謝過程，利用甲狀腺功能測試儀從體外測量出放射性碘在甲狀腺內的含量，也就能反應甲狀腺的功能狀態(tài)，由于我公司該產品開發(fā)較早，當時對注冊二類醫(yī)療設備沒有EMC（電磁兼容）檢測要求，所以從結構到電路都沒有考慮EMC的設計。

隨著醫(yī)用電氣設備的廣泛應用， 醫(yī)用電氣設備自身會發(fā)射電磁能，而一般醫(yī)院又很多設備放在一起，這些電磁能相互干擾，使一些電磁防護脆弱的設備產生誤動作，這些誤動作會降低設備測量精度，同時有時也會對患者造成傷害。因此國家食品藥品管理局要求，醫(yī)療設備必須符合YY0505-2012醫(yī)用電氣設備第1—2部分：”電磁兼容要求和試驗”行業(yè)標準和GB/T18268.1-2010《測量、控制和實驗室用的電設備 電磁兼容性要求》，為此對該設備做EMC項目整改。

電磁兼容性的英文為：Electromagnetic Compatibility，縮寫為EMC，電氣設備或系統(tǒng)在其使用的電磁環(huán)境中能正常工作而不致相互影響而使性能降低的一門技術，EMC的測試項目有：

EMC（電磁兼容）包括EMI（電磁騷擾）和EMS（抗擾度）。

EMI（電磁騷擾）包含：RE（輻射騷擾），CE（傳導騷擾）。

EMS（抗擾度）包含：CS（傳導抗擾度），ESD（靜電放電），脈沖群，浪涌，電源變電壓等。

1 電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗

就是模擬電網電源突變，如電網電壓降低，瞬時失去電壓或連續(xù)幾個周期的變化，或電源電壓的相位發(fā)生偏移。當發(fā)生這些故障時要求設備能正常工作或設備不能被損害。

本設備電網電源的的等級測試要求：

電壓暫降試驗等級和持續(xù)時間（ts）（50Hz/60Hz）

2類 0%，持續(xù)時間0.5周期，0%持續(xù)時間1周期，70%持續(xù)時間25/30周期

由于本設備原來的系統(tǒng)電源設計為線性電源，這樣當電源電壓突變時輸出電壓也瞬間突變，造成系統(tǒng)無法工作，該測試無法通過。

因此將線性電源整改為開關電源，但因甲狀腺功能儀的設計原理就是對小信號拾取，然后放大計數。而一般開關電源的輸出電壓含有豐富的開關噪聲，這些開關噪聲很容易誤當成小信號源串入放大電路，從而大大降低了設備的計量精度。為此選用集成單片式三端開關電源主芯片TOP225Y，它的優(yōu)點是外圍元件少，這樣輻射小。由于開關頻率高（100KHz），設計時能大幅度降低開關變壓器的尺寸，變壓器的氣隙盡量小，繞制變壓器時要求初次級隔離，變壓器最外層用銅箔屏蔽，在具體加工開關變壓器時要將漆包線先加熱然后浸漆再烘干。最終設計出的電源為：寬范圍電壓（90V-264V）低漏電流（<200uA），斷電后電壓保持 時間70mS的低噪聲開關電源，經電源變電壓測試后合格。

2 浪涌（沖擊）抗擾度試驗

浪涌的產生原因：

一般分為兩種情況：外部原因是雷擊，內部原因是供電系統(tǒng)的開關操作。

雷擊產生的浪涌的原因：由于云層和大地之間產生放電形成雷擊閃電。這種浪涌的特點是：電壓高，有幾十伏，幾百伏，幾千上萬伏等。電流大，有幾十安甚至達到數千安。時間短，一般都是微妙級別或毫秒級，這種浪涌呈現脈沖波，它們會產生很強的電磁效應，耦合到設備接地端時會產生感應電壓而破壞設備。

供電系統(tǒng)開關操作產生浪涌的原因：

供電配電柜內電容補償組的切換，內部開關觸點動作產生的電弧等。

本設備浪涌抗擾度試驗等級要求：

試驗等級：3 開路試驗電壓+/-2.0KV（+/-10%）

因原設備沒有考慮到浪涌吸收，所以測試沒通過，為此進行如下整改：

在相，零與地線之間接上合適的壓敏電阻和放電管。壓敏電阻能吸收感應雷擊產生的尖峰電壓，但壓敏電阻的選擇很重要，選的電壓過低，很容易被擊穿。選的過高又不能起到吸收浪涌的目的。一般根據電網電壓，元件老化系數，元件的誤差范圍來選擇合適的參數。如我使用的壓敏電阻型號是20D510K。但是壓敏電阻也有它的弱點，電壓太高很容易擊穿，如當設備進行耐壓測試時，就很容易損壞壓敏電阻。它另外一個缺點是寄生電容大，進行漏電流測試時會產生很大的泄露電流，不符合安規(guī)要求。為此，我將它和放電管串起來接入電路中使用，放電管作為開關使用，當沒有瞬態(tài)過高電壓時它能將壓敏電阻隔開，這樣電路中幾乎沒有泄露電流，也能通過耐電壓測試，完美的補償了壓敏電阻的缺陷。

經過上述改進，設備浪涌測試合格。

3 ESD（靜電放電）抗擾度試驗

靜電產生的原因及危害。

由于兩種不同物質的物體表面攜帶大量電子，一種物質帶大量正電荷，另外一種帶大量負電荷，當兩種物體接觸或摩擦后，產生電子轉移，形成靜電放電。它會干擾電路，使程序紊亂，損害電子元件，極大地傷害設備。

本設備靜電放電抗擾度實驗要求：

等級要求：3級 在空氣放電抗擾度試驗電平為+/-8KV，接觸放電為：+/-6KV

我們的儀器由于是金屬外殼而且設備外殼接地，所以做這個項目測試時僅有一處出問題，即串口對插接口的固定螺絲是金屬的，當放電槍對該處放電時，串口數據紊亂，解決的方法如下：

（1）縮短串口通訊電纜長度，小于3米；

（2）通訊電纜采用雙絞屏蔽線；

（3）改變對接方式，由外部對接改為內部連接；

（4）在電路中對發(fā)射和接收信號端分別對地并TVS（6.8KE20CA）。

通過上述措施，靜電放電檢測通過。

4 結束語

綜上所述，EMC（電磁兼容）部分項目電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗， 浪涌（沖擊）抗擾度試驗， ESD（靜電放電）整改后試驗都檢測合格。

參考文獻

[1]中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準：YY 06505-2012/IEC60601-1-2：2004.

[2]中華人民共和國國家標準：GB/T 18268.1-2010/IEC 61326-1：2005.

[3]直流低電壓電源EMC標準：EN61204-3/IEC：2001.