安装后的医用电气设备传导发射的整改设计

赵佳洋 丁海波 刘鹏 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

现以某大型永久性安装医用电气设备为例讨论已经完成现场安装的设备的传导发射测试的整改和设计。

如图1 所示，该设备在未进行整改之前的传导发射测试数据。（由于几乎所有的点均不合格，为了节省时间，我们仅仅进行了部分频段的测试）

我们发现几乎所有的频点都超标，虽然在进行测试的时候，频率范围只到了大概2.5MHz，但是，可以预见到在中高频范围内，情况也不容乐观。

1.隔离变压器的设计

为了隔离高频的干扰，隔离变压器是必不可少的，增加隔离变压器一方面能够隔离高频的传导干扰，另一方面也能够提高整机对地漏电流的表现。我们选择在设备内部电源进线端接入一个大功率隔离变压器，功率要考虑整机所消耗的功率。该变压器是等压隔离，初次级绕在同一个绕线圈架上，绕线圈架采用硅钢片而不是铁氧体等导磁率高的材料，初次级之间要设计铜屏蔽，铜屏蔽选择无孔隙的、厚度不低于0.13mm 的铜制成，并设计不少于3mm 的搭接以保证初次级之间的磁信号均只能通过硅钢片来传输。

图1.

图2.

图3.

如图2 所示，在设备电源柜中的入线处串联进一个设计好的隔离变压器。得到了如图3 所示的传导发射结果。

2.滤波器及低频磁环的设计

图4.

我们发现，对于本案例来说，增加性能良好的隔离变压器可以给设备带来至少20dB 的传导发射的下降。但是由于给设备的传导发射的能量过大，单纯通过增加隔离变压器根本无法满足标准要求，在此基础上我们考虑在变压器的初级的适当位置增加滤波器以及低频磁环来过滤低频的传导发射，如图4 所示。

我们在隔离变压器的初级端串联一个滤波器，用来滤除低频的差模干扰，但是由于该设备具有较长的接地线，该接地线几乎贯穿了设备的所有部件，并在地槽中与其他设备的电缆共存，一旦接地条件下降，在接地线上将耦合进空间的电磁能量，这导致了在加入滤波器后，测试结果有了明显下降，但是依然有少量单频点超标。在这种情况下，我们选择在滤波器的两端串接低频磁环，将L、N 以及PE 均绕制在磁环上，这样保证了即使在PE 条件不好的情况下，依然能够保证其低频的传导发射达标。得到了如图5 所示测试结果。

我们可以看到在低频段的传导发射的测试结果已经完全达标，通过增加参数合适的滤波器，在低频段我们达到了将近30dB 的下降。在高频段，通过低频磁环的绕制，以及对接地线上耦合的能量的抑制，我们达到了接近20dB 的下降。但是在中高频，依然有数个尖峰，并随着频率的增加，其距离限值就越近，在超过10MHz 的时候彻底超标。

图5.

3.高频磁环的设计

在这种情况下我们选择用高频磁环来抑制传导发射中的高频信号。

首先，我们在低频磁环的出线口处增加数个高频磁环，每根出线均套上一个磁环以抑制共模耦合的能量，之后将出线同时绕制在一个磁环上以抑制差模耦合的能力，如图6 所示。

在此基础上，我们发现传导发射有部分超标频点与设备的开关电源上的逆变频率一致，所以我们查找了相对应的开关电源，在外壳出线口处绕制磁环以降低其共模发射通过空间耦合到电源线上的可能，如图7 所示。

通过对高频磁环的设计，我们达到了至少10dB 的传导发射的下降。

通过以上对于系统的整体设计，我们得到了如图8 所示的传导发射结果，完全符合标准要求。

图6.

图7.

图8.