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采用PWM开关控制的便携式医疗设备电源解决方案

2015-02-04 14:32
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  据统计,中国社会老龄化现象越来越严重,老年人的医疗健康问题也越发显得重要,其中发病率较高的慢性病依次为高血压、糖尿病、慢性支气管炎肺气肿、关节炎等。如何保证老年人家居生活的健康,提高晚年生活质量,降低他们的护理费用,是一个非常值得关注和有意义的问题。市场上出现的复合参数监护仪等便携医疗设备能为医学临床诊断提供重要的病症信息,可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数,实现对各参数的监控、报警、存储和传输,具有检测参数多,设计紧凑,体积小巧,携带方便等特点。其既可用于病房,也可用于室外,可以定时、连续、长时间地检测病人的重要生命特征参数。它在保障病人的生命安全方面具有重要的临床使用价值。

  便携式医疗设备的降生之初就对体积有着严格的要求——要求设备的内部器件尽量的小巧和实用。然而,电源作为医疗设备的关键器件,传统的变压器线性电源由于体积过大,已经不能满足市场的需求。医疗专用的模块电源由于采用PWM开关控制模式,而极大地降低了变压器的体积,并使电源的效率得到了极大的提升,这对于采用锂电池供电的便携式医疗设备提升续航时间来说无疑是至关重要的。

  本文重点介绍便携式医疗设备的电源解决方案。

  产品介绍

  便携式医疗设备一般的供电电源有两种。第一种是直接从市电取电220VAC输入,输出为常规直流电压(例如12V输出)——此类应用是最常见的采用电源适配器的方式。这类电源价格便宜,技术简单成熟,应用广泛,但是体积较大,有时候一个适配器甚至比医疗设备的体积还大。还有一种方案是采用模块电源,将其直接内嵌入医疗设备内部,使之美观且方便实用,例如金升阳公司的LD系列AC-DC电源。

  LD系列产品选用了安森美半导体公司的PWM控制芯片设计。该芯片功能十分强大,只需要外接少数元件就能构成完整的开关电源,因而极大地简化了产品的设计,使得整个模块电源更加小巧、更加紧凑。同时,该芯片的待机功耗非常低,从而使得模块电源本身能够符合美国能源之星和欧洲蓝天使标准,其在空载状态下同时能达到国际能源机构(IEA)最新建议的要求。该产品原理框图见图1。

  采用PWM开关控制的便携式医疗设备电源解决方案

  图1:LD系列AC-DC电源的原理框图。

  该系列产品严格按照医疗电源的要求设计。在安规设计上,输入和输出之间的距离均达到8mm以上,输入和输出之间耐压达到4000VAC/min。输入对输出的漏电流也很小,完全符合IEC60601的安规要求。在EMC方面,人们也越来越关注,世界各国和组织对电子产品的相关限制也做出了相应规定。比较典型的标准包括:美国联邦通信委员会(FCC)规则及条例第15部分,国际电工委员会中TC77的IEC61000部分,国际无线电干扰特别委员会(CISPR)的CISPR11,欧盟的EN55011,以及中国的GB4824(工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值)。该产品的EMC测试标准与结果见表1。

 采用PWM开关控制的便携式医疗设备电源解决方案

  表1:EMC测试标准与结果。

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