解決醫(yī)療產(chǎn)品的輻射免疫問題-案例研究

介紹
      新的IEC 60601-1-2（第4版）于2017年6月17日生效，制造醫(yī)療產(chǎn)品的公司有更嚴(yán)格的要求。許多變化之一包括幾個特定無線和通信頻段的輻射抗擾度要求增加（表1）。

表1 - 符合IEC 60601-1-2（第4版）的某些無線和通信頻率的新輻射抗擾度測試級別。

 除非您能夠在內(nèi)部模擬適當(dāng)?shù)腞F抗擾度，否則對輻射抗擾度進(jìn)行故障排除可能非常困難，往返于EMC測試實(shí)驗(yàn)室可能會花費(fèi)大量時間和費(fèi)用。

案例分析
     最近被一位客戶打電話來幫助解決他們一直在嘗試對大型醫(yī)療產(chǎn)品進(jìn)行故障排除的嚴(yán)格的RF免疫問題。它包括幾個電機(jī)，幾個電路板和幾個線束 - 其中大部分是沒有屏蔽的大型塑料外殼。他們試圖屏蔽電纜并將幾個接地點(diǎn)連接到底盤 - 所有這些都在一定程度上有所幫助。好消息是他們正在通過輻射排放確定，但仍有一些頻率易受影響。

資格測試期間的問題是兩臺電機(jī)在高于正常RPM的情況下“起飛”。每個電機(jī)速度都是通過數(shù)字編碼器反饋系統(tǒng)控制的，并且懷疑RF正在影響這個電路 - 無論是直接還是上游某個地方。

      我決定使用我以前的客戶端使用的技術(shù)，通過增加我的簡單抗擾度測試系統(tǒng)和一個額定10到1000 MHz的小型3瓦寬帶放大器。Vectawave是一款緊湊型放大器，型號為VBM 2500-3，非常適合這項(xiàng)工作。我曾經(jīng)使用過這個來生成高達(dá)40 V / m的PC板對數(shù)周期天線（接近），我通常用于排放故障排除。基本設(shè)置如圖1所示。

圖1 - 更高功率輻射抗擾度故障排除的基本測試設(shè)置。

使用的設(shè)備清單包括以下內(nèi)容：
1.Windfreak SynthNV射頻合成器
2.Vectawave VBM 2500-3射頻放大器
3.Kent Electronics的400至1000 MHz PC板天線

4.由同軸電纜制成的自制H場探頭

我還有一個Extech 480836電場測量儀，用于測量產(chǎn)生的磁場水平，但這對于這種故障排除來說是非?？蛇x的。我們要做的是導(dǎo)致被測產(chǎn)品的受控中斷，絕對水平的重要性次之。

Windfreak SynthNV RF合成器可以從34到4,400 MHz調(diào)諧，并創(chuàng)建+19 dBm的輸出電平。它由USB供電，由提供的Windows軟件控制（參見圖2）。

圖2 - Windfreak SynthNV RF合成器的控制面板。它被調(diào)諧到385 MHz的問題頻率之一。

      但是，對于這種特殊情況，這不足以復(fù)制問題。所以我將合成器連接到3瓦放大器，將天線的電平提升到16到20 V / m，但這仍然不足以造成中斷。我發(fā)現(xiàn)很難讓天線與各種電纜和電路板足夠接近。

      然后我嘗試了用一根同軸電纜制成的自制H場探頭。環(huán)的直徑約為5厘米，中心導(dǎo)體簡單地焊接到屏蔽的外面。在電路板和電纜周圍進(jìn)行探測并沒有引起任何問題，但是當(dāng)環(huán)路接近電機(jī)編碼器電路時，電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)到高速。成功！見圖3。

圖3 - 受影響的電機(jī)編碼器電路附近的H場探頭。

      一旦我們最終能夠復(fù)制問題，修復(fù)很簡單，只需在編碼器電纜周圍添加鐵氧體扼流圈，參見圖4在許多情況下，電機(jī)組件是OEM產(chǎn)品，因此無法輕松重新設(shè)計(jì)以獲得更好的抗擾度，因此鐵氧體濾波器是成本最低的解決方案。

請注意......選擇鐵氧體扼流圈時，請確保峰值阻抗通常接近受影響的頻率，以獲得最佳效果。

圖4 - 臨時故障排除修復(fù)只需在電機(jī)編碼器電纜上增加一個鉗式鐵氧體扼流圈。

結(jié)論
      由于制造商被迫將產(chǎn)品重新認(rèn)證為該標(biāo)準(zhǔn)的第4版，因此醫(yī)療產(chǎn)品的新輻射免疫水平可能是一個真正的挑戰(zhàn)，對EMC測試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“盲目”故障排除可能會耗費(fèi)大量時間和費(fèi)用。但是，在測試實(shí)驗(yàn)室花費(fèi)大約一天時間的簡單故障排除解決方案可以在幾分鐘內(nèi)幫助確定產(chǎn)品的敏感區(qū)域。

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