專家總結的醫療設備中10個常見電磁兼容幹擾問題
發布時間:2017-04-24 責任編輯:wenwei
【導讀】以下提到的10個ge電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti有you些xie已yi經jing存cun在zai了le幾ji十shi年nian,有you些xie是shi近jin期qi才cai出chu現xian而er且qie今jin後hou更geng加jia常chang見jian的de。所suo有you這zhe些xie問wen題ti對dui於yu醫yi療liao設she備bei的de設she計ji是shi非fei常chang重zhong要yao的de,設she計ji人ren員yuan如ru果guo能neng在zai工gong作zuo中zhong避bi免mian出chu現xian這zhe些xie問wen題ti,也ye就jiu會hui避bi免mian更geng多duo不bu必bi要yao的de麻ma煩fan。
1.設備的接地電阻過高問題
醫療設備的接地電阻過高被列為十大問題之首,這是因為這種故障的發生概率最高,一台設備的電磁發射問題、自(zi)兼(jian)容(rong)問(wen)題(ti)及(ji)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)問(wen)題(ti),其(qi)根(gen)源(yuan)都(dou)與(yu)設(she)備(bei)的(de)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)過(guo)高(gao)有(you)關(guan),通(tong)常(chang)這(zhe)不(bu)是(shi)指(zhi)普(pu)通(tong)的(de)低(di)頻(pin)接(jie)地(di)問(wen)題(ti),也(ye)不(bu)是(shi)指(zhi)接(jie)地(di)場(chang)所(suo)問(wen)題(ti),而(er)是(shi)由(you)於(yu)局(ju)部(bu)(如電路板或電纜)的接地阻抗過高而引起的。高阻抗的接地路徑常常會導致電纜屏蔽失效並產共模電流。
在高頻下導線和編織線大都呈現高阻抗性,因此設計人員應當避免應用導線或編織接地。根據經驗,每英寸長導線的感抗為20nH。因此在,100MHz時,1英寸導線的感抗可以達到12Ω。所以,在射頻情況下,應對任何長度導線的采用持慎重態度,采接地片是一個很好的辦法,接地片的長寬比至少要達到5:1。也就是說,對於一個5英寸長的接地片而言,其寬度至少應為1英寸。
2.電纜線的屏蔽不足問題
當設備遇到電磁發射或射頻抗幹擾問題時,一般都會涉及電纜問題,電纜的接地阻抗在這裏起到了很大作用。
“單點接地”的原則適用於低頻,但對射頻沒有多大效果。比較棘手的事情是:youyudianlanbunengzhongzhiyuhuanzhedezhongduan,yincipingbijiubunengliangduanjiedi。ciwai,dangshebeibunengyouxiaojiedishenzhixuyaoweichijueyuanshi,caiqulvboyoushibipingbigengyouxiao。
在低頻下,電纜的屏蔽層可以一端接地,但如果電纜的長度超過波長的l/20,電纜屏蔽層就需要兩點或多點接地。這裏特別要指出,當電纜長度是波長的1/4時(shi)情(qing)況(kuang)將(jiang)最(zui)糟(zao)。順(shun)便(bian)提(ti)出(chu),許(xu)多(duo)市(shi)售(shou)的(de)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)都(dou)是(shi)編(bian)織(zhi)製(zhi)品(pin),這(zhe)對(dui)解(jie)決(jue)射(she)頻(pin)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)不(bu)利(li)。此(ci)外(wai),電(dian)纜(lan)的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)也(ye)很(hen)容(rong)易(yi)遭(zao)到(dao)破(po)壞(huai)。例(li)如(ru),有(you)些(xie)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)物(wu)是(shi)由(you)聚(ju)酯(zhi)薄(bo)膜(mo)製(zhi)成(cheng)的(de),不(bu)很(hen)結(jie)實(shi),有(you)時(shi)即(ji)使(shi)遭(zao)受(shou)輕(qing)微(wei)觸(chu)碰(peng),也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)屏(ping)蔽(bi)物(wu)的(de)破(po)裂(lie),降(jiang)低(di)了(le)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo),而(er)這(zhe)種(zhong)破(po)裂(lie)很(hen)難(nan)用(yong)肉(rou)眼(yan)發(fa)現(xian)。
3.開關電源的發射問題
開關電源或AC/DC轉zhuan換huan器qi的de電dian磁ci發fa射she問wen題ti由you來lai已yi久jiu,開kai關guan電dian源yuan的de電dian路lu構gou成cheng及ji開kai關guan電dian源yuan本ben身shen的de布bu局ju和he結jie構gou往wang往wang使shi開kai關guan電dian源yuan的de電dian磁ci發fa射she成cheng為wei其qi推tui廣guang應ying用yong中zhong的de一yi個ge大da問wen題ti。盡jin管guan這zhe個ge問wen題ti非fei常chang普pu遍bian,但dan在zai醫yi療liao電dian子zi學xue中zhong卻que顯xian得de尤you其qi重zhong要yao,所suo以yi在zai醫yi療liao設she備bei的de電dian源yuan體ti積ji和he質zhi量liang不bu成cheng問wen題ti的de場chang合he中zhong,可ke以yi考kao慮lv采cai用yong傳chuan統tong的de線xian性xing穩wen壓ya電dian源yuan。對dui於yu電dian源yuan部bu分fen,體ti積ji與yu質zhi量liang成cheng為wei質zhi量liang性xing能neng的de關guan鍵jian因yin素su,因yin此ci如ru何he選xuan用yong具ju有you優you良liang電dian磁ci兼jian容rong性xing能neng的de開kai關guan電dian源yuan便bian成cheng為wei該gai醫yi療liao設she備bei設she計ji中zhong的de重zhong要yao環huan節jie。
4.電源線濾波器的采用問題
youyuyiliaoshebeidediancifashebujuxianyuqineibuxuanyongdekaiguandianyuan,yincidianyuanjinxianbufendexianlulvboqiyechengweiyizhigaopinganraodeyigezhongyaohuanjie。zaiyibandedianyuanxianlvboqizhongdouyoulianggegongmoganraodeyizhidianrong(Y電容),takeyishishebeidegongmodianliudedaokongzhi,danzaiyiliaoshebeidedianyuanxianlvboqizhongbuyiyongcileixiaodianrong,yinweitahuidaozhishebeidexieloudianliuguoda。yiliaoshebeiduidianyuanxianlvboqidezheyixuanzeyuanzeshishejirenyuanshiquleyigeyizhigongmodianliudeyouxiaoshouduan,shengxialaideweiyikeyongshouduanjiushijiadadianyuanxianlvboqizhongchuanliandiangandezukang。
要想設計一個優良的電源線濾波器,濾波器的線路設計僅僅是很小的一部分,濾波器內部元器件的選型、濾波器內部布局和結構及濾波器內部元件的分布參數,才是決定電源線濾波器性能真正的關鍵因素。
5.液晶顯示器的電磁發射問題
隨sui著zhe計ji算suan技ji術shu的de發fa展zhan,在zai醫yi療liao設she備bei中zhong采cai用yong單dan片pian機ji進jin行xing控kong製zhi的de情qing況kuang越yue來lai越yue多duo,在zai設she備bei的de麵mian板ban上shang采cai用yong液ye晶jing顯xian示shi器qi作zuo為wei人ren機ji對dui話hua界jie麵mian的de情qing況kuang也ye越yue來lai越yue多duo,液ye晶jing的de應ying用yong也ye帶dai來lai了le液ye晶jing顯xian示shi器qi的de電dian磁ci發fa射she問wen題ti。
液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)通(tong)常(chang)由(you)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)專(zhuan)門(men)引(yin)出(chu)的(de)一(yi)根(gen)排(pai)線(xian)所(suo)驅(qu)動(dong),由(you)於(yu)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)高(gao)阻(zu)抗(kang)特(te)點(dian),使(shi)送(song)到(dao)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)不(bu)可(ke)能(neng)完(wan)全(quan)返(fan)回(hui)到(dao)這(zhe)根(gen)電(dian)纜(lan)中(zhong),其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)會(hui)形(xing)成(cheng)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)進(jin)入(ru)周(zhou)圍(wei)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)。
weileyizhiyejingxianshiqidediancifashewenti,shouxianxuyaoliyongjinkenengduandehuilujiangxinhaodianliuquanbufanhuidaoqudongdianlubanzhong。yigebijiaohaodefangfashitongguozaipaixianxiamianshezhiyigejiedipian,yongyijiangdixinhaodianliufanhuilujingzhongdezukang。lingwai,zuoweiyejingxianshiqijiegoudeyibufen,zaiyejingxianshiqidebeimianyaosheyigejinshuwaikede4個角都要接地。

6.設備內部線路的相互藕合問題
在zai高gao頻pin狀zhuang態tai下xia,設she備bei內nei部bu線xian路lu之zhi間jian會hui有you一yi個ge相xiang互hu藕ou合he的de問wen題ti,因yin此ci線xian路lu的de布bu局ju不bu當dang,特te別bie是shi對dui患huan者zhe檢jian測ce信xin號hao輸shu入ru線xian路lu的de布bu局ju不bu當dang,常chang常chang是shi導dao致zhi醫yi療liao設she備bei設she計ji成cheng敗bai的de兩liang種zhong截jie然ran不bu同tong的de結jie果guo的de直zhi接jie原yuan因yin。
在zai處chu理li設she備bei的de電dian磁ci兼jian容rong上shang出chu現xian的de問wen題ti時shi,常chang常chang會hui將jiang電dian感gan器qi或huo鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin置zhi於yu線xian路lu的de輸shu入ru與yu輸shu出chu之zhi間jian,用yong以yi抑yi製zhi設she備bei內nei部bu和he外wai部bu的de射she頻pin幹gan擾rao,這zhe樣yang一yi來lai就jiu使shi朝chao向xiang噪zao聲sheng源yuan這zhe一yi端duan的de電dian感gan器qi帶dai有you相xiang當dang大da的de高gao頻pin電dian壓ya。這zhe種zhong高gao頻pin電dian壓ya可ke通tong過guo電dian容rong性xing的de耦ou合he而er作zuo用yong到dao附fu近jin的de金jin屬shu性xing物wu質zhi上shang,如ru接jie地di層ceng、電路板、散熱器等。因此,在采用這種處理幹擾的抑製方案時要十分小心,要避免與一些敏感器件或敏感電路產生耦合。
另ling外wai,在zai用yong鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin吸xi收shou線xian路lu上shang的de幹gan擾rao時shi,將jiang鐵tie芯xin體ti磁ci芯xin放fang在zai連lian接jie線xian路lu的de外wai部bu要yao比bi把ba它ta布bu放fang在zai電dian路lu板ban的de效xiao果guo會hui明ming顯xian一yi些xie。因yin為wei這zhe種zhong方fang式shi可ke避bi免mian幹gan擾rao在zai磁ci芯xin後hou麵mian的de連lian接jie線xian路lu與yu敏min感gan線xian路lu的de耦ou合he問wen題ti。
7.元器件的分布參數問題
zaiyiyongshebeizhong,suoxuanyongdeyuanqijianbenshendequexianyehuixianzhiqixingnengdefahui。womenzhidao,suoyoudedianrongqidoucunzaijishengdechuanliandiangan,liangzhegouchengleyigechuanlianxiezhendianlu:ersuoyoudexianraodianganqidoucunzairaozuzajianhecengjiandefenbudianrong,liangzhegouchengleyigebinglianxiezhendianlu,zhezhongdianludexiezhenpinlvbixiangxiangzhongdepinlvyaodideduo。liru,xuduodianrongqidexiezhenpinlvdiyu100MNz;許多線繞電感器的諧振頻率低於20MHz,至於變壓器的諧振頻率更有低於5MHz以yi下xia者zhe。因yin此ci,電dian路lu設she計ji人ren員yuan要yao充chong分fen了le解jie這zhe些xie元yuan器qi件jian的de實shi際ji性xing能neng,無wu論lun濾lv波bo器qi還hai是shi退tui耦ou元yuan件jian,它ta們men都dou具ju有you在zai諧xie振zhen狀zhuang態tai下xia工gong作zuo的de可ke能neng性xing,這zhe將jiang導dao線xian線xian路lu與yu線xian路lu之zhi間jian的de串chuan擾rao問wen題ti,這zhe種zhong串chuan擾rao不bu但dan能neng對dui線xian路lu造zao成cheng損sun壞huai,還hai能neng導dao致zhi信xin號hao傳chuan輸shu情qing況kuang變bian得de非fei常chang糟zao糕gao。
8.信號傳輸中的阻抗不連續問題
隨著高速數字電路的廣泛應用,印製電路板中的電磁兼容問題顯得越來越重要,而許多PCB問題可歸納為信號傳輸過程中的阻抗不連續問題。
信xin號hao傳chuan輸shu中zhong的de阻zu抗kang不bu連lian續xu問wen題ti始shi終zhong圍wei繞rao著zhe信xin號hao的de流liu通tong回hui路lu,理li想xiang中zhong是shi信xin號hao沿yan著zhe一yi條tiao線xian路lu流liu出chu,然ran後hou迅xun速su沿yan著zhe接jie地di回hui線xian流liu回hui。然ran而er根gen據ju物wu理li學xue中zhong最zui小xiao能neng量liang的de消xiao耗hao定ding律lv,電dian流liu通tong常chang是shi沿yan著zhe最zui小xiao能neng量liang路lu徑jing返fan回hui,這zhe時shi信xin號hao的de返fan回hui通tong路lu常chang常chang會hui出chu現xian阻zu抗kang不bu連lian續xu的de情qing況kuang,一yi旦dan這zhe種zhong情qing況kuang發fa生sheng,就jiu會hui引yin起qi信xin號hao的de反fan射she,造zao成cheng傳chuan輸shu信xin號hao的de畸ji變bian。另ling外wai,在zai傳chuan輸shu線xian路lu的de不bu連lian續xu處chu,還hai會hui導dao致zhi輻fu射she發fa射she問wen題ti。
9.信號及其返回通路問題
對(dui)於(yu)設(she)備(bei)的(de)布(bu)線(xian),人(ren)們(men)往(wang)往(wang)認(ren)為(wei)即(ji)使(shi)多(duo)用(yong)一(yi)根(gen)接(jie)地(di)返(fan)回(hui)線(xian)路(lu)也(ye)會(hui)是(shi)一(yi)種(zhong)浪(lang)費(fei)。由(you)於(yu)多(duo)數(shu)信(xin)號(hao)線(xian)與(yu)接(jie)地(di)回(hui)路(lu)之(zhi)間(jian)距(ju)離(li)過(guo)遠(yuan),因(yin)此(ci)一(yi)根(gen)接(jie)地(di)回(hui)線(xian)要(yao)作(zuo)為(wei)多(duo)跟(gen)信(xin)號(hao)線(xian),甚(shen)至(zhi)所(suo)有(you)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)接(jie)地(di)問(wen)線(xian)。這(zhe)時(shi),這(zhe)根(gen)接(jie)地(di)回(hui)線(xian)至(zhi)少(shao)存(cun)在(zai)兩(liang)個(ge)問(wen)題(ti)。首(shou)先(xian),由(you)於(yu)這(zhe)根(gen)接(jie)地(di)回(hui)線(xian)與(yu)大(da)部(bu)分(fen)信(xin)號(hao)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)都(dou)比(bi)較(jiao)遠(yuan),信(xin)號(hao)線(xian)與(yu)接(jie)地(di)回(hui)線(xian)之(zhi)間(jian)構(gou)成(cheng)的(de)環(huan)天(tian)線(xian)就(jiu)比(bi)較(jiao)大(da),環(huan)天(tian)線(xian)對(dui)外(wai)的(de)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)及(ji)環(huan)天(tian)線(xian)對(dui)外(wai)界(jie)電(dian)荷(he)幹(gan)擾(rao)的(de)接(jie)收(shou)問(wen)題(ti)都(dou)不(bu)容(rong)忽(hu)視(shi);qici,zhegenxinhaoxiangongyongjiedihuixiandegonggongzukangwentiburonghushi,tebieshizaixinhaoxianshangchuanshudexinhaosudujiaogao,xinhaodebianyanbijiaodoushi,gonggongzukangdexianghuganraowentiyouqiyanzhong。
實用中傳輸線路究竟需要多少根接地返回線路才算適當,這要由數據的傳輸速率及傳輸線路的長度來決定。對於信號一超過100MHz的高速傳輸,建議采用一根信號對一根接地的返回線路,而對於小於10MHz的低速傳輸,可以折中采用兩根(或多根)信號對一根接地的返回線路。
10.設備外殼的靜電放電問題
jingdianfangdianshiyigejingchangfashengerqierangrengandaotoutongdewenti。yisuliaowaikedeyiliaoshebeiweili,weilejiangdisukeshebeidediancifashehetigaosukeshebeidekangshepinganraonengli,shejirenyuanhuizaisuliaowaikeshangjinxingdaodianpentu。weileshidaodianpentudexiaoguomingxian,tongchangyaoqiuduisukejiehebuweidefengxiquanbujinxingpentu,yiqiudadaojieheershengjidechuandaolianxuxing,danshizhezhongzuofayouzaochenglexindejingdianfangdianjiechudian。yejiushishuo,shejizhezaijiejueyigewentidetongshiqueyouyinjinleyigexinde、非常棘手的問題。
為了解決上述問題,設計人員可以有三種選擇:重新設計線路及內部布局,盡量降低設備對導電噴塗的需要;重新對設備外殼進行噴塗,盡量避免產生放電,特別仔細地使用遮蔽物,使可能產生放電的縫隙得到保護。
上麵提到的10個ge電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti有you些xie已yi經jing存cun在zai了le幾ji十shi年nian,有you些xie是shi近jin期qi才cai出chu現xian而er且qie今jin後hou更geng加jia常chang見jian的de。所suo有you這zhe些xie問wen題ti對dui於yu醫yi療liao設she備bei的de設she計ji是shi非fei常chang重zhong要yao的de,設she計ji人ren員yuan如ru果guo能neng在zai工gong作zuo中zhong避bi免mian出chu現xian這zhe些xie問wen題ti,也ye就jiu會hui避bi免mian更geng多duo不bu必bi要yao的de麻ma煩fan。
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