
一般來說,對產(chǎn)品進行電磁兼容性(EMC)整改時,需要根據(jù)實際測試情況分步診斷。首先,分析干擾源的位置以及它們之間的相互干擾途徑和方式。然后根據(jù)分析結(jié)果,有針對性地進行EMC整改,醫(yī)療器械 EMC 整改需嚴格遵循 YY 0505-2012(IEC 60601-1-2)醫(yī)用電磁兼容強制標準,區(qū)別于普通消費電子,整改必須同時滿足電磁兼容性能 + 患者電氣安全(漏電流、接地安全、患者回路防護)雙重要求,嚴禁為了 EMC 性能犧牲設(shè)備絕緣與安全指標。
通常,EMC整改的基本方法有以下幾種:
EMC整改
減弱干擾源:在找到干擾源的基礎(chǔ)上,可以采取以下方法對其進行減弱:
a. 在集成電路(IC)的Vcc和GND之間添加去耦電容。該電容的容量通常在0.01μF到0.1μF之間,并且要注意使電容的引線盡可能短。
b. 在保證靈敏度和信噪比的情況下使用衰減器。例如,在VCD、DVD播放機中的晶振對電磁兼容性影響較大,減小其幅度是一種可行的方法,但不是唯一的解決方法。
c. 間接的方法是使信號線遠離干擾源。
電線電纜的分類整理:在電子設(shè)備中,線間耦合是一種重要的干擾途徑,也是造成干擾的重要原因。根據(jù)耦合方式的不同,其整改方法也不同。
以下是對低頻耦合和高頻耦合的討論:
(1) 低頻耦合:指導(dǎo)線長度等于或小于1/16波長的情況。
低頻耦合可以分為電場耦合和磁場耦合。電場耦合的物理模型是電容耦合,因此減小分布耦合電容或減小耦合量是主要的整改目標??梢圆捎靡韵路椒ǎ?/span>
增大電路間距是減小分布電容的最有效方法。
追加高導(dǎo)電性屏蔽罩,并使屏蔽罩單點接地可以有效抑制低頻電場干擾。
追加濾波器可減小兩電路間的耦合量。
降低輸入阻抗,例如在CMOS電路的輸入端并接一個電容或阻值較低的電阻。
磁場耦合的整改方法
磁場耦合的物理模型是電感耦合,其耦合主要是通過線間的分布互感來耦合的,因此整改的主要方法是破壞或減小其耦合量,可以采用以下方法:
a. 追加濾波器時要注意濾波器的輸入輸出阻抗及其頻率響應(yīng)。
b. 減小敏感回路與源回路的環(huán)路面積,即盡量使信號線或載流線與其回線靠近或扭曲在一起。
c. 增大兩電路間距,以便減小線間互感來降低耦合量。
d. 若有可能,盡量使敏感回路與源回路平面正交或接近正交來降低兩電路的耦合量。
e. 用高導(dǎo)磁材料來包裹敏感線,可以有效地解決磁場干擾問題,要注意構(gòu)成閉合磁路,努力減小磁路的磁阻將會更加有效。
高頻耦合的整改方法
高頻耦合是指長于1/4波長的走線由于電路中出現(xiàn)電壓和電流的駐波,會使耦合量增強,可以采用以下方法加以解決:
a. 盡量縮短接地線,與外殼接地盡量采用面接觸的方式
b. 重新整理濾波器的輸入輸出線,防止輸入輸出線間耦合,確保濾波器的濾波效果不變差。
c. 屏蔽電纜屏蔽層采用多點接地。
d. 將連接器的懸空插針接到地電位,防止其產(chǎn)生天線效應(yīng)。
改善地線系統(tǒng)
理想的地線是一個零阻抗、零電位的物理實體,但在實際中不存在完美的地線。改善地線系統(tǒng)可通過以下方法:
1. 減小低阻抗和電源饋線阻抗。
2. 正確選擇接地方式和阻隔地環(huán)路,可采用懸浮地、單點接地、多點接地、混合接地等方式。具體選擇取決于干擾源和敏感線之間的干擾路徑。
3. 對于來自外部空間或系統(tǒng)外殼的干擾,可采用懸浮地的方式,但要注意靜電積累和靜電放電問題。
4.單點接地適用于3MHz 以下低頻電路,可有效避免地環(huán)路電位差,杜絕工頻雜散電流干擾信號地,是醫(yī)療低頻監(jiān)護設(shè)備、模擬信號設(shè)備的優(yōu)選接地方案。
5.多點接地適用于30MHz 以上高頻電路,通過低阻抗地平面就近接地,抑制高頻引線電感干擾,適配高頻射頻類醫(yī)療設(shè)備。
6.混合接地適配高低頻混合電路,兼顧低頻地環(huán)路抑制與高頻低阻抗接地需求。
醫(yī)療器械特殊約束:醫(yī)用設(shè)備嚴禁隨意使用純懸浮地設(shè)計。普通電子浮地可防外部干擾,但醫(yī)療器械浮地易積累靜電、引發(fā)患者漏電流超標、電極電位漂移,生命支持類設(shè)備必須保留可靠保護接地(PE),信號地、屏蔽地需與保護地規(guī)范匯流,保障診療安全。
屏蔽
屏蔽是提高電子系統(tǒng)和電子設(shè)備電磁兼容性能的重要措施之一,能有效抑制通過空間傳播的各種電磁干擾。在屏蔽中,電場屏蔽和電磁屏蔽起著重要作用。要注意以下幾點:
1. 選擇高導(dǎo)電性能的材料,并且要有良好的接地。
2. 正確選擇接地點及合理的形狀,最好是屏蔽體直接接地。
3. 磁場屏蔽時,要選用鐵磁性材料,遠離有磁性的元件,可采用雙層屏蔽或三層屏蔽。
4. 屏蔽體上的開孔要注意開孔的方向,盡可能使縫的長邊平行于磁通流向,使磁路長度增加最少。
5. 電磁屏蔽的選擇和設(shè)計應(yīng)根據(jù)具體需求確定,包括屏蔽體的形狀、大小和接地方式等。
改變電路板的布線結(jié)構(gòu)
有些干擾是通過電路板上走線的分布參數(shù)所決定的,通過在走線中增加小的電感、電容、磁珠等元件來改變電路參數(shù)結(jié)構(gòu),可以使其移動到限值要求較高的頻率點上。對于這類干擾,需要重新布線來從根本上解決其影響。
綜上所述,改變地線結(jié)構(gòu)、電線電纜的分類整理、屏蔽以及重新布線是提高電磁兼容性的有效方法。
針對醫(yī)療器械場景,所有 EMC 屏蔽、濾波、接地、布線整改,均需在不破壞絕緣安全、不增大患者漏電流的前提下實施,最終滿足 YY 0505 醫(yī)用電磁兼容全套限值與抗擾要求,實現(xiàn)電磁兼容與醫(yī)療設(shè)備安全雙向合規(guī)。