1 电磁干扰的类型
电磁兼容指的是一个产品和其它产品共存于特定的电磁环境中,而不会引起其它产品或者自身性能下降或损坏的能力,它主要包括辐射性和抗扰性两个领域。电磁干扰主要有两种类型:
1.1 辐射干扰
辐射干扰是指设备产生的电磁波通过空间传播,并对其他设备电路产生无用电压/电流的一种干扰方式。当两台设备间的距离与波长相比较长时,干扰以电磁波的形式传播。例如,在医生使用手机时,旁边的医用设备电脑显示器图像会出现抖动,这是因为手机工作时发出的信号通过空间以电磁场的形式传输到显示器内部。
1.2 传导干扰
传导干扰是指一台设备产生的电压/电流变化通过电源线、信号线传导并影响其他设备的一种干扰方式。当设备与导线的长度比波长短时,传导干扰主要是通过电源线、控制线、信号线传输的共模干扰和差模干扰,还有不同设备使用公共电源或公共地线所产生的共阻抗干扰。现代化的医院里,由于诊断病情和手术的需要,门诊室和手术室里往往不再是单一的医疗设备,而是多台设备集中放置,这就不可避免地使多台医用电气设备共用一个电源。电源线本来一般只是输送50Hz交流电,但是由于连接设备的电磁干扰,使电源线上的电流很不纯净。传导干扰很容易通过电源线进入医疗设备中,使得设备出错甚至损坏,从而影响诊断结果的正确性。如果这样的传导干扰出现在手术过程中,严重时会危害到患者的生命安全。因此,在医用电气设备中抑制电源线的传导干扰非常重要。通常,我们采用的主要且有效的方法就是在被干扰设备的电源线上安装电源滤波器。
2 电源滤波器在医用设备中的具体应用
2. 1 电源滤波器的选择
滤波器是一种二端口网络,具有选择频率的特性,它可以让某些频率顺利通过,而对其他频率则加以阻拦。电源滤波器属于抑制干扰滤波器,从频率选择的角度来说,也属于低通滤波器,它能够毫无衰减地把直流电源和交流电源的功率输送到设备上去,同时又能使高频干扰信号大大地衰减,以保护设备免受损坏。在选择具体型号时,要想在抑制的电磁干扰信号频率范围内实现最大可能的失配,使需要抑制的电磁干扰信号受到最大可能的衰减,就必须根据滤波器两端将要连接的电源阻抗和负载阻抗来选择电源滤波器的网络结构和参数,才能取得满意的抑制干扰的效果。经过选择,我们选择内部是无源低通网络的电源滤波器(TYCO公司生产的 6EHG1-2型号)。将该滤波器一端接入干扰源,负载端接被干扰设备,可以抑制电源线上存在的共模EMI信号,使其受到衰减,并控制到很低的电平上。
2.2 电源滤波器的安装
在正确选择滤波器之后,将该电源滤波器加装在手术显微镜电源输入端,但产品仍没有通过传导干扰测试。分析其原因:先是怀疑滤波器接地不良导致滤波器效果变差。于是把机箱放在接地平面上,滤波器电源用短线直接接地,结果仍然没有改善。经过观察试验,发现产品中的电源滤波器安装位置不同,传导干扰测试结果有所不同。
滤波器的正确安装也是防止电磁干扰十分重要的环节。采用电源滤波器的目的是防止来自电源的传导干扰直接进入医用电气设备。如果滤波器安装不当,即使在屏蔽柜内,电源线的干扰也会通过辐射或感应影响医用电气设备,因此正确的安装方法非常重要。
2.3 改进措施
根据以上理论分析,在该手术显微镜电源输入端加装电源滤波器,并保证滤波器输入、输出之间的良好隔离,同时辅助一些内部电路的改动,再次进行测试。该产品电源端口的传导干扰通过ClassB限值的要求。根据改动的方案对该手术显微镜批量生产,每台产品电磁兼容性测试结果全部符合标准要求。