醫(yī)療產(chǎn)品TYPE-B傳輸?shù)撵o電問題案例分析

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(yùn)行，工作準(zhǔn)確，時(shí)效性高。所以這些醫(yī)療產(chǎn)品在上市之前，都需要通過嚴(yán)厲的EMC測試，通過認(rèn)證后才能在醫(yī)院使用。

二、實(shí)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(duì)某些藥物進(jìn)行種屬鑒定分析。成品使用專（）利的圖像采集技術(shù)，自動(dòng)對(duì)鑒定結(jié)果進(jìn)行分析判讀，并自動(dòng)生成檢驗(yàn)報(bào)告單。

1.靜電現(xiàn)象：

（1）對(duì)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(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備與電腦的通信斷開，需要對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行重新上電以及對(duì)電腦軟件重新啟動(dòng)才能正常使用，屬于等級(jí)C；

（2）對(duì)220V交流電輸入口做空氣放電±8KV測試，導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備與電腦的通信斷開，需要對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行重新上電以及對(duì)電腦軟件重新啟動(dòng)才能正常使用，屬于等級(jí)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)螺絲孔位置，這個(gè)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(gè)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(jì)在機(jī)器測試端是沒有問題的，但是實(shí)際上靜電測試時(shí)，板子做了分地處理，螺絲的接地阻抗過大，導(dǎo)致靜電并不能通過螺絲泄放到地上，而是往電腦端回流，導(dǎo)致除了電腦與設(shè)備斷開連接，電腦與鼠標(biāo)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(hào)地進(jìn)行連接，再通過四個(gè)金屬螺絲和產(chǎn)品外殼進(jìn)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(dǎo)致地阻抗過高，靜電正常情況下會(huì)流向低阻抗回路，所以導(dǎo)致靜電從TYPE-B接口流向電腦HUB，把電腦HUB電壓抬高，導(dǎo)致連接HUB的設(shè)備不識(shí)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(duì)地接入一個(gè)靜電抑制器TEVC0R5V05B1X，降低靜電對(duì)設(shè)備內(nèi)部電路影響。

（3）在24V電源與地接入一個(gè)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(jì)進(jìn)電路的時(shí)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(dá)到很好的濾波作用。（具體可以參考上圖設(shè)計(jì)）

4.整改結(jié)果

對(duì)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(dá)到等級(jí)A，可以通過測試。

三、總結(jié)

醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)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(jì)和走線合理性以及如何防止靜電進(jìn)入芯片造成的影響，這個(gè)才是整改EMC問題的關(guān)鍵點(diǎn)。