甲状腺功能测试仪EMC部分项目整改

王汝勋+陈炯

摘 要 本文简要介绍了EMC原理及测试标准要求，并结合本公司设备甲状腺功能测试仪的整改，探讨EMC在实际产品中应用。

【關键词】甲状腺功能测试仪 EMC部分 整改

甲状腺是人体重要的内分泌腺体之一，它具有吸收和浓聚无机碘的能力，口服放射性磺，被人体吸收后便可参与甲状腺吸碘的代谢过程，利用甲状腺功能测试仪从体外测量出放射性碘在甲状腺内的含量，也就能反应甲状腺的功能状态，由于我公司该产品开发较早，当时对注册二类医疗设备没有EMC（电磁兼容）检测要求，所以从结构到电路都没有考虑EMC的设计。

随着医用电气设备的广泛应用， 医用电气设备自身会发射电磁能，而一般医院又很多设备放在一起，这些电磁能相互干扰，使一些电磁防护脆弱的设备产生误动作，这些误动作会降低设备测量精度，同时有时也会对患者造成伤害。因此国家食品药品管理局要求，医疗设备必须符合YY0505-2012医用电气设备第1—2部分：”电磁兼容要求和试验”行业标准和GB/T18268.1-2010《测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求》，为此对该设备做EMC项目整改。

电磁兼容性的英文为：Electromagnetic Compatibility，缩写为EMC，电气设备或系统在其使用的电磁环境中能正常工作而不致相互影响而使性能降低的一门技术，EMC的测试项目有：

EMC（电磁兼容）包括EMI（电磁骚扰）和EMS（抗扰度）。

EMI（电磁骚扰）包含：RE（辐射骚扰），CE（传导骚扰）。

EMS（抗扰度）包含：CS（传导抗扰度），ESD（静电放电），脉冲群，浪涌，电源变电压等。

1 电压暂降、短时中断和电压变化试验

就是模拟电网电源突变，如电网电压降低，瞬时失去电压或连续几个周期的变化，或电源电压的相位发生偏移。当发生这些故障时要求设备能正常工作或设备不能被损害。

本设备电网电源的的等级测试要求：

电压暂降试验等级和持续时间（ts）（50Hz/60Hz）

2类 0%，持续时间0.5周期，0%持续时间1周期，70%持续时间25/30周期

由于本设备原来的系统电源设计为线性电源，这样当电源电压突变时输出电压也瞬间突变，造成系统无法工作，该测试无法通过。

因此将线性电源整改为开关电源，但因甲状腺功能仪的设计原理就是对小信号拾取，然后放大计数。而一般开关电源的输出电压含有丰富的开关噪声，这些开关噪声很容易误当成小信号源串入放大电路，从而大大降低了设备的计量精度。为此选用集成单片式三端开关电源主芯片TOP225Y，它的优点是外围元件少，这样辐射小。由于开关频率高（100KHz），设计时能大幅度降低开关变压器的尺寸，变压器的气隙尽量小，绕制变压器时要求初次级隔离，变压器最外层用铜箔屏蔽，在具体加工开关变压器时要将漆包线先加热然后浸漆再烘干。最终设计出的电源为：宽范围电压（90V-264V）低漏电流（<200uA），断电后电压保持 时间70mS的低噪声开关电源，经电源变电压测试后合格。

2 浪涌（冲击）抗扰度试验

浪涌的产生原因：

一般分为两种情况：外部原因是雷击，内部原因是供电系统的开关操作。

雷击产生的浪涌的原因：由于云层和大地之间产生放电形成雷击闪电。这种浪涌的特点是：电压高，有几十伏，几百伏，几千上万伏等。电流大，有几十安甚至达到数千安。时间短，一般都是微妙级别或毫秒级，这种浪涌呈现脉冲波，它们会产生很强的电磁效应，耦合到设备接地端时会产生感应电压而破坏设备。

供电系统开关操作产生浪涌的原因：

供电配电柜內电容补偿组的切换，内部开关触点动作产生的电弧等。

本设备浪涌抗扰度试验等级要求：

试验等级：3 开路试验电压+/-2.0KV（+/-10%）

因原设备没有考虑到浪涌吸收，所以测试没通过，为此进行如下整改：

在相，零与地线之间接上合适的压敏电阻和放电管。压敏电阻能吸收感应雷击产生的尖峰电压，但压敏电阻的选择很重要，选的电压过低，很容易被击穿。选的过高又不能起到吸收浪涌的目的。一般根据电网电压，元件老化系数，元件的误差范围来选择合适的参数。如我使用的压敏电阻型号是20D510K。但是压敏电阻也有它的弱点，电压太高很容易击穿，如当设备进行耐压测试时，就很容易损坏压敏电阻。它另外一个缺点是寄生电容大，进行漏电流测试时会产生很大的泄露电流，不符合安规要求。为此，我将它和放电管串起来接入电路中使用，放电管作为开关使用，当没有瞬态过高电压时它能将压敏电阻隔开，这样电路中几乎没有泄露电流，也能通过耐电压测试，完美的补偿了压敏电阻的缺陷。

经过上述改进，设备浪涌测试合格。

3 ESD（静电放电）抗扰度试验

静电产生的原因及危害。

由于两种不同物质的物体表面携带大量电子，一种物质带大量正电荷，另外一种带大量负电荷，当两种物体接触或摩擦后，产生电子转移，形成静电放电。它会干扰电路，使程序紊乱，损害电子元件，极大地伤害设备。

本设备静电放电抗扰度实验要求：

等级要求：3级 在空气放电抗扰度试验电平为+/-8KV，接触放电为：+/-6KV

我们的仪器由于是金属外壳而且设备外壳接地，所以做这个项目测试时仅有一处出问题，即串口对插接口的固定螺丝是金属的，当放电枪对该处放电时，串口数据紊乱，解决的方法如下：

（1）缩短串口通讯电缆长度，小于3米；

（2）通讯电缆采用双绞屏蔽线；

（3）改变对接方式，由外部对接改为内部连接；

（4）在电路中对发射和接收信号端分别对地并TVS（6.8KE20CA）。

通过上述措施，静电放电检测通过。

4 结束语

综上所述，EMC（电磁兼容）部分项目电压暂降、短时中断和电压变化试验， 浪涌（冲击）抗扰度试验， ESD（静电放电）整改后试验都检测合格。

参考文献

[1]中华人民共和国医药行业标准：YY 06505-2012/IEC60601-1-2：2004.

[2]中华人民共和国国家标准：GB/T 18268.1-2010/IEC 61326-1：2005.

[3]直流低电压电源EMC标准：EN61204-3/IEC：2001.