醫(yī)療電子EMC設(shè)計方法

1、精品資料醫(yī)療電子產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計方法探討可編輯修改精品資料目錄一、醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)狀3二、醫(yī)療電子產(chǎn)品信息3三、產(chǎn)品 EMC設(shè)計方案51USB 接口電路原理圖的 EMC設(shè)計52晶振電路原理圖的EMC 設(shè)計73產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：84.線纜設(shè)計8四、結(jié)束語10可編輯修改精品資料一、 醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)狀近年來，隨著電子、信息技術(shù)在醫(yī)用電氣設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，以及新的通信技術(shù)（如個人通訊系統(tǒng)、 蜂窩電話等） 在社會生活各領(lǐng)域的迅速發(fā)展， 醫(yī)用電氣設(shè)備使用時所處的電磁環(huán)境日益復(fù)雜。造成的影像包括在醫(yī)用電氣設(shè)備使用過程中可能受到周圍其他電氣設(shè)備電磁波發(fā)射的干擾， 造成對患者的傷害； 另一方面如果其電磁兼容性指針達(dá)不到要

2、求， 因其自身也會發(fā)射電磁能，可能影響無線電通訊業(yè)務(wù)和周圍其他設(shè)備的正常運行。中國國家藥監(jiān)局日前正式發(fā)布了新的醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容新標(biāo)準(zhǔn)（ YY 0505-2012），新標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定將于2014年 1 月 1 日起實施。該標(biāo)準(zhǔn)的實施將涉及中國境內(nèi)3-4 千家醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的約11000余個醫(yī)用電氣設(shè)備，對安全指針達(dá)不到要求的產(chǎn)品，國家藥監(jiān)局將依法依規(guī)予以處理。新標(biāo)準(zhǔn)的實施將帶來一輪醫(yī)療設(shè)備抗干擾的再設(shè)計需求，如通訊接口，電源接口，關(guān)鍵電路， PCB 板的布局、布線、分地，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，線纜屏蔽設(shè)計等，還會增加諸如隔離器件， 磁環(huán)，電感等元器件。另外，針對原有不同的電子系統(tǒng)還可以在軟件方面進行調(diào)

3、整，如工作頻率、工作模式和異常狀態(tài)處理等措施。下面舉例來說明電磁兼容設(shè)計平臺軟件所生成的醫(yī)療電子產(chǎn)品的電磁兼容設(shè)計方法、要點。二、 醫(yī)療電子產(chǎn)品信息1. 產(chǎn)品名稱全數(shù)字彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)可編輯修改精品資料2. 測試標(biāo)準(zhǔn)歐洲標(biāo)準(zhǔn) IEC60601-1-2:2007 國家標(biāo)準(zhǔn) YY0505-20123. 產(chǎn)品主要接口信息外部接口名稱接口負(fù)荷連接備注AV 復(fù)合視頻接口AC220V電路接口220V喇叭接口（耳機接口）VGA 接口連接 LCD 顯示器百兆以太網(wǎng)接口PS/2 接口連接鍵盤USB-2.0接口鼠標(biāo)或其他通信連接DC12V電路接口12VDC24V電路接口24VRS232接口SATA 接口連接

4、硬盤4. 產(chǎn)品內(nèi)部主要電磁干擾源說明騷擾類型主要騷擾模塊用途說明騷擾模塊電磁參數(shù)寬帶騷擾電源模塊PWM 1.5MHz數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊數(shù)模信號轉(zhuǎn)換窄帶騷擾微處理器（ CPU 電中央處理單元工作頻率 50MHz路）可編輯修改精品資料晶振提供時鐘源工作頻率 20MHz晶振提供時鐘源工作頻率 12MHz晶振提供時鐘源工作頻率32.768MHz晶振提供時鐘源工作頻率10.25MHzDDR2內(nèi)存工作頻率 360MHz5.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息機體結(jié)構(gòu)特性部件組合形式開孔類型通風(fēng)開孔金屬插框式架構(gòu)搭接接口開孔（電源及通訊信號）6. 產(chǎn)品電纜信息線纜名稱線纜類型連接備注VGA 電纜屏蔽電纜LCD 顯示屏USB2.0 通訊電

5、纜屏蔽電纜鼠標(biāo)PS2 電纜屏蔽電纜鍵盤STAT 電纜屏蔽電纜存儲硬盤三、產(chǎn)品 EMC 設(shè)計方案列舉以上產(chǎn)品信息部分項目EMC 設(shè)計方案本方案由電磁兼容設(shè)計平臺（EDP ）軟件自動生成1USB 接口電路原理圖的 EMC 設(shè)計USB 2.0接口防靜電設(shè)計可編輯修改精品資料圖 1USB 2.0接口防靜電設(shè)計接口電路設(shè)計概述：本方案從EMC原理上，進行了相關(guān)的抑制干擾和抗敏感度的設(shè)計；從設(shè)計層次解決EMC 問題。電路 EMC 設(shè)計說明：（ 1 ）電路濾波設(shè)計要點：L1 為共模濾波電感，用于濾除差分信號上的共模干擾；L2 為濾波磁珠，用于濾除為電源上的干擾；C1 、C2 為電源濾波電容，濾除電源上的干擾

6、。L1共模電感阻抗選擇范圍為60 /100MHz120 /100MHz，典型值選取90 /100MHz；L2磁 珠 阻 抗 范 圍 為100 /100MHz1000/100MHz， 典 型值 選 取600 /100MHz；磁珠在選取時通流量應(yīng)符合電路電流的要求，磁珠推薦使用電源用磁珠；C1 、C2 兩個電容在取值時要相差100倍，典型值為10uF 、 0.1uF ；小電容用濾除電源上的高頻干擾，大電容用于濾除電源線上的紋波干擾；C3 為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容，典型取值為 1000pF ，耐壓要求達(dá)到 2KV 以上， C3 容值可根據(jù)測試情況進行調(diào)整；（ 2 ） 電路防護設(shè)計要點D1 、D

7、2 和 D3 組成 USB 接口防護電路，能快速泄放靜電干擾，防止在熱拔插過程中產(chǎn)生的大量干擾能量對電路進行沖擊，導(dǎo)致內(nèi)部電路工作異常。D1 、D2 、D3 選用 TVS ，TVS 反向關(guān)斷電壓為 5V ；TVS 管的結(jié)電容對信號傳輸頻率有一定的影響， USB2.0 的 TVS 結(jié)電容要求小于 5pF 。接口電路設(shè)計備注：如果設(shè)備為金屬外殼，同時單板可以獨立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過1000pF電容相連；可編輯修改精品資料如果設(shè)備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板地GND 直接電氣連接。2晶振電路原理圖的 EMC 設(shè)計1. 無源晶體電路圖 1無源

8、晶體電路原理圖 EMC設(shè)計說明：（ 1 ）C1 、 C2 為諧振電容，根據(jù)功能需求取值;（ 2 ） R1 、 R2 可以根據(jù)實際的情況更換為低阻抗的磁珠；（ 3 ） C3 為預(yù)設(shè)計，可根據(jù)測試情況增加或調(diào)整；2. 有源晶振電路可編輯修改精品資料圖 2有源晶振電路原理圖 EMC設(shè)計說明：（ 1 ） R1 為預(yù)留匹配設(shè)計，可根據(jù)實驗情況進行調(diào)整或更換磁珠處理；（ 2 ）C1 為預(yù)留設(shè)計，可根據(jù)實際情況進行增加或調(diào)整處理。3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：4.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性：插框式金屬架構(gòu)4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：一般要求4.3屏蔽設(shè)計要求：通風(fēng)開孔結(jié)構(gòu)設(shè)計：（ 1 ）如無特別要求，鋁型材是各種插框式、盒式或其他形式

9、電子/ 電氣設(shè)備的首選材料，而需要較大承重或較高結(jié)構(gòu)剛性的應(yīng)當(dāng)選擇鐵或鋼作為主體材料；（ 2 ） 要求金屬材料厚度 H 2mm ；（ 3 ） 金屬板直接開孔， 設(shè)計成一定面積的開孔陣列， 可采用增加孔深， 減小孔直徑，同時增加孔密度和數(shù)量的方法， 首選圓孔，其次方孔，避免長腰孔；通常應(yīng)用推薦使用孔直徑 D 4mm ，孔間距 L 6mm ；如下圖所示：圖 1通風(fēng)開孔的處理方式（俯視圖）布局設(shè)計：（ 1 ）開孔部分與單板距離要求大于5cm ，特別要遠(yuǎn)離單板上的CPU 及晶振；（ 2 ） 內(nèi)部線纜不能橫跨或接近開孔處走線，特別是高速通訊線纜。4. 線纜設(shè)計4.1 USB-2.0接口USB2.0 AF

10、連接器普通型可編輯修改精品資料圖 1 USB 金屬連接器的搭接屏蔽層與金屬連接器的搭接：（ 1 ） 屏蔽電纜的屏蔽層要求與金屬連接器進行360 的搭接；搭接方式如上圖：（ 2 ） 屏蔽電纜屏蔽層要避免出現(xiàn)單獨的“尾巴”現(xiàn)象。USB2.0 AF連接器普通型圖 2USB-2.0信號電纜電纜設(shè)計：（ 1 ） USB-2.0 信號電纜采用網(wǎng)狀編織屏蔽層的屏蔽方式，且網(wǎng)狀編織層編織密度要求不小于 90% ；差分線組采用鋁箔屏蔽；（ 2 ） 內(nèi)部組線時，差分電纜采用雙絞傳輸，雙絞絞距一般為最小絞距的2 倍，（最小絞距 = D 為電纜的外徑） ；組線方式如上圖所示：（ 3 ） 電纜兩端需要增加磁環(huán)處理，磁環(huán)內(nèi)徑與電纜的外徑要緊密結(jié)合，盡量選擇厚可編輯修改精品資料長型的磁環(huán)。走線設(shè)計：（ 1 ） USB-2.0信號電纜走線時要求遠(yuǎn)離其他強干擾源，如電源模塊；（ 2 ） 電纜走線最好單獨走線或與其他模擬以及