甲狀腺功能測試儀EMC部分項目整改

王汝勛+陳炯

摘 要 本文簡要介紹了EMC原理及測試標準要求，并結合本公司設備甲狀腺功能測試儀的整改，探討EMC在實際產品中應用。

【關鍵詞】甲狀腺功能測試儀 EMC部分 整改

甲狀腺是人體重要的內分泌腺體之一，它具有吸收和濃聚無機碘的能力，口服放射性磺，被人體吸收后便可參與甲狀腺吸碘的代謝過程，利用甲狀腺功能測試儀從體外測量出放射性碘在甲狀腺內的含量，也就能反應甲狀腺的功能狀態，由于我公司該產品開發較早，當時對注冊二類醫療設備沒有EMC（電磁兼容）檢測要求，所以從結構到電路都沒有考慮EMC的設計。

隨著醫用電氣設備的廣泛應用， 醫用電氣設備自身會發射電磁能，而一般醫院又很多設備放在一起，這些電磁能相互干擾，使一些電磁防護脆弱的設備產生誤動作，這些誤動作會降低設備測量精度，同時有時也會對患者造成傷害。因此國家食品藥品管理局要求，醫療設備必須符合YY0505-2012醫用電氣設備第1—2部分：”電磁兼容要求和試驗”行業標準和GB/T18268.1-2010《測量、控制和實驗室用的電設備 電磁兼容性要求》，為此對該設備做EMC項目整改。

電磁兼容性的英文為：Electromagnetic Compatibility，縮寫為EMC，電氣設備或系統在其使用的電磁環境中能正常工作而不致相互影響而使性能降低的一門技術，EMC的測試項目有：

EMC（電磁兼容）包括EMI（電磁騷擾）和EMS（抗擾度）。

EMI（電磁騷擾）包含：RE（輻射騷擾），CE（傳導騷擾）。

EMS（抗擾度）包含：CS（傳導抗擾度），ESD（靜電放電），脈沖群，浪涌，電源變電壓等。

1 電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗

就是模擬電網電源突變，如電網電壓降低，瞬時失去電壓或連續幾個周期的變化，或電源電壓的相位發生偏移。當發生這些故障時要求設備能正常工作或設備不能被損害。

本設備電網電源的的等級測試要求：

電壓暫降試驗等級和持續時間（ts）（50Hz/60Hz）

2類 0%，持續時間0.5周期，0%持續時間1周期，70%持續時間25/30周期

由于本設備原來的系統電源設計為線性電源，這樣當電源電壓突變時輸出電壓也瞬間突變，造成系統無法工作，該測試無法通過。

因此將線性電源整改為開關電源，但因甲狀腺功能儀的設計原理就是對小信號拾取，然后放大計數。而一般開關電源的輸出電壓含有豐富的開關噪聲，這些開關噪聲很容易誤當成小信號源串入放大電路，從而大大降低了設備的計量精度。為此選用集成單片式三端開關電源主芯片TOP225Y，它的優點是外圍元件少，這樣輻射小。由于開關頻率高（100KHz），設計時能大幅度降低開關變壓器的尺寸，變壓器的氣隙盡量小，繞制變壓器時要求初次級隔離，變壓器最外層用銅箔屏蔽，在具體加工開關變壓器時要將漆包線先加熱然后浸漆再烘干。最終設計出的電源為：寬范圍電壓（90V-264V）低漏電流（<200uA），斷電后電壓保持 時間70mS的低噪聲開關電源，經電源變電壓測試后合格。

2 浪涌（沖擊）抗擾度試驗

浪涌的產生原因：

一般分為兩種情況：外部原因是雷擊，內部原因是供電系統的開關操作。

雷擊產生的浪涌的原因：由于云層和大地之間產生放電形成雷擊閃電。這種浪涌的特點是：電壓高，有幾十伏，幾百伏，幾千上萬伏等。電流大，有幾十安甚至達到數千安。時間短，一般都是微妙級別或毫秒級，這種浪涌呈現脈沖波，它們會產生很強的電磁效應，耦合到設備接地端時會產生感應電壓而破壞設備。

供電系統開關操作產生浪涌的原因：

供電配電柜內電容補償組的切換，內部開關觸點動作產生的電弧等。

本設備浪涌抗擾度試驗等級要求：

試驗等級：3 開路試驗電壓+/-2.0KV（+/-10%）

因原設備沒有考慮到浪涌吸收，所以測試沒通過，為此進行如下整改：

在相，零與地線之間接上合適的壓敏電阻和放電管。壓敏電阻能吸收感應雷擊產生的尖峰電壓，但壓敏電阻的選擇很重要，選的電壓過低，很容易被擊穿。選的過高又不能起到吸收浪涌的目的。一般根據電網電壓，元件老化系數，元件的誤差范圍來選擇合適的參數。如我使用的壓敏電阻型號是20D510K。但是壓敏電阻也有它的弱點，電壓太高很容易擊穿，如當設備進行耐壓測試時，就很容易損壞壓敏電阻。它另外一個缺點是寄生電容大，進行漏電流測試時會產生很大的泄露電流，不符合安規要求。為此，我將它和放電管串起來接入電路中使用，放電管作為開關使用，當沒有瞬態過高電壓時它能將壓敏電阻隔開，這樣電路中幾乎沒有泄露電流，也能通過耐電壓測試，完美的補償了壓敏電阻的缺陷。

經過上述改進，設備浪涌測試合格。

3 ESD（靜電放電）抗擾度試驗

靜電產生的原因及危害。

由于兩種不同物質的物體表面攜帶大量電子，一種物質帶大量正電荷，另外一種帶大量負電荷，當兩種物體接觸或摩擦后，產生電子轉移，形成靜電放電。它會干擾電路，使程序紊亂，損害電子元件，極大地傷害設備。

本設備靜電放電抗擾度實驗要求：

等級要求：3級 在空氣放電抗擾度試驗電平為+/-8KV，接觸放電為：+/-6KV

我們的儀器由于是金屬外殼而且設備外殼接地，所以做這個項目測試時僅有一處出問題，即串口對插接口的固定螺絲是金屬的，當放電槍對該處放電時，串口數據紊亂，解決的方法如下：

（1）縮短串口通訊電纜長度，小于3米；

（2）通訊電纜采用雙絞屏蔽線；

（3）改變對接方式，由外部對接改為內部連接；

（4）在電路中對發射和接收信號端分別對地并TVS（6.8KE20CA）。

通過上述措施，靜電放電檢測通過。

4 結束語

綜上所述，EMC（電磁兼容）部分項目電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗， 浪涌（沖擊）抗擾度試驗， ESD（靜電放電）整改后試驗都檢測合格。

參考文獻

[1]中華人民共和國醫藥行業標準：YY 06505-2012/IEC60601-1-2：2004.

[2]中華人民共和國國家標準：GB/T 18268.1-2010/IEC 61326-1：2005.

[3]直流低電壓電源EMC標準：EN61204-3/IEC：2001.