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      醫(yī)療產(chǎn)品TYPE-B傳輸?shù)撵o電問題案例分析

      更新時間:2024-12-07      點擊次數(shù):706

      一、前言

      雖然醫(yī)療器械在我們?nèi)粘I钪幸话憬佑|不到,但是它們在工作過程中一定要確保穩(wěn)定運行,工作準確,時效性高。所以這些醫(yī)療產(chǎn)品在上市之前,都需要通過嚴厲的EMC測試,通過認證后才能在醫(yī)院使用。

       

      二、實際案例分享

      某醫(yī)療器械公司藥物鑒定系統(tǒng)產(chǎn)品,該產(chǎn)品可對某些藥物進行種屬鑒定分析。成品使用專()利的圖像采集技術(shù),自動對鑒定結(jié)果進行分析判讀,并自動生成檢驗報告單。

      1.靜電現(xiàn)象:

      (1)對TYPE-B端口外露金屬部位做空氣放電±8KV和接觸放電±4KV測試,導致醫(yī)療設(shè)備與電腦的通信斷開,需要對醫(yī)療設(shè)備進行重新上電以及對電腦軟件重新啟動才能正常使用,屬于等級C;

      (2)對220V交流電輸入口做空氣放電±8KV測試,導致醫(yī)療設(shè)備與電腦的通信斷開,需要對醫(yī)療設(shè)備進行重新上電以及對電腦軟件重新啟動才能正常使用,屬于等級C。

      2.工作原理:電腦通過TYPE-B線連接醫(yī)療設(shè)備的轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)成USB數(shù)據(jù),再把USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)街靼澹ㄟ^主板控制醫(yī)療設(shè)備的電機轉(zhuǎn)動以及其它功能。

      如上圖所示為TYPE-B轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)接板的其中一個螺絲孔位置,這個位置連接TYPE-B外殼地并通過螺絲連接到設(shè)備內(nèi)部大面積地,這個地與TYPE-B轉(zhuǎn)USB板子的內(nèi)部地做了隔離處理。理論上這樣設(shè)計在機器測試端是沒有問題的,但是實際上靜電測試時,板子做了分地處理,螺絲的接地阻抗過大,導致靜電并不能通過螺絲泄放到地上,而是往電腦端回流,導致除了電腦與設(shè)備斷開連接,電腦與鼠標也斷開連接。

      3.整改措施

      (1)如上圖所示,將TYPE-B的插接口外殼地與TYPE-B轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)接板內(nèi)部信號地進行連接,再通過四個金屬螺絲和產(chǎn)品外殼進行搭接,改變靜電泄放路徑。

      【理論分析】:

      初始狀態(tài)下,醫(yī)療設(shè)備電路板地層不完整,導致地阻抗過高,靜電正常情況下會流向低阻抗回路,所以導致靜電從TYPE-B接口流向電腦HUB,把電腦HUB電壓抬高,導致連接HUB的設(shè)備不識別(靜電流向圖如上圖紅色部分),所以我們通過增大醫(yī)療設(shè)備電路板的接地面積,降低醫(yī)療設(shè)備地阻抗,使靜電不再流向電腦HUB,而是流向醫(yī)療設(shè)備內(nèi)部大面積地(靜電流向圖如下圖紅色部分)。

      (2)在轉(zhuǎn)接板的接口TYPE-B的引腳VUSB_5V以及D2-和D2+分別對地接入一個靜電抑制器TEVC0R5V05B1X,降低靜電對設(shè)備內(nèi)部電路影響。

      (3)在24V電源與地接入一個大電流共模濾波器TLDCM5030-2-501YF,避免靜電耦合到24V直流電源電纜,影響主板通信。在將共模電感設(shè)計進電路的時候,我們需要注意共模電感下的地層需要掏空,濾波電路的輸入、輸出之間要做好隔離,共模電感才能達到很好的濾波作用。(具體可以參考上圖設(shè)計)

      4.整改結(jié)果

      對TYPE-B接口處空氣放電±8KV和接觸放電±4KV,以及220V交流電輸入口空氣放電±8KV,產(chǎn)品工作正常,沒有異常現(xiàn)象,達到等級A,可以通過測試。

      三、總結(jié)

      醫(yī)療器械的設(shè)計以及是如何檢測的我們并不清楚,但是關(guān)于EMC方面的測試整改,尤其是在靜電整改方面,我們最關(guān)心的是硬件設(shè)計和走線合理性以及如何防止靜電進入芯片造成的影響,這個才是整改EMC問題的關(guān)鍵點。

       

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