CMOS隔离器:医疗电子系统的安全保障

 行业新闻     |      2021-04-16 00:57
本文摘要:沟通交流供电系统的医用电子系统软件安全性规范回绝电流量隔绝,以维护保养患者和操作工免受电缆线危险因素。因为电导体必需相接仪器设备和患者,其上边吸咐的液體和疑胶更为降低了电缆线风险性;因而作为这种系统软件的隔离器必不可少轻便和可靠。 光耦合器和变电器一般来说作为医疗行业的隔绝电源电路,但其缺少也是中国设计师所了解的。 大家都知道,光耦合器速度比较慢,在溫度和脆化转变全过程中特性很不稳定。他们全是单端元器件,因而具有不错的共模瞬变人体免疫系统(CMTI)。

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沟通交流供电系统的医用电子系统软件安全性规范回绝电流量隔绝,以维护保养患者和操作工免受电缆线危险因素。因为电导体必需相接仪器设备和患者,其上边吸咐的液體和疑胶更为降低了电缆线风险性;因而作为这种系统软件的隔离器必不可少轻便和可靠。  光耦合器和变电器一般来说作为医疗行业的隔绝电源电路,但其缺少也是中国设计师所了解的。

大家都知道,光耦合器速度比较慢,在溫度和脆化转变全过程中特性很不稳定。他们全是单端元器件,因而具有不错的共模瞬变人体免疫系统(CMTI)。除此之外,光耦合器根据氮化镓(GaAs)工艺处理,原有的本质耗损导致在高溫和/或LED大电流量标准下发光强度降低。

这类起伏降低了光耦合器的可信性、特性和使用期。尽管变电器获得了高过光耦合器的更高速运行和可信性,但他们没法根据交流电和低頻数据信号,进而在系统软件指定(比如,打开时间和占据空周期时间)运用于中用以比较有限。

并且变电器一般容积大、高效率较低,通常务必附加的关键废黜电源电路。  CMOS隔离器论述  有别于光耦合器,井然有序氢氧化物半导体材料(CMOS)隔离器获得了更优的特性、可信性、可靠性,省电气性能和处理速度。

不象变电器,CMOS隔离器抵制DC-150Mbps,并闲置不用较少的室内空间(每一个PCB至少有6个隔绝地下隧道),并且高效率高些。这种特性根据以下CMOS隔离器基本技术性搭建:  流行、功耗CMOS工艺处理更换GaAs:CMOS是最成熟、广泛运用于全世界的生产加工应急处置技术性。技术设备的电路原理技术性和CMOS技术性使隔离器均值150Mbps数据信息传输速率、10ns散播推迟、5.6mW/地下隧道的功能损耗,及其别的很多业界领跑的特性规格型号。

CMOS隔离器在仅次操作者工作电压和溫度下均值没有问题時间(MTTF)高达一千年,它是光耦合器的10倍。  RF载波通信更换光:RF技术性更进一步降低隔离器操作者功能损耗,高精密鉴频提高了噪音诱发,元器件PCB也比光耦合器更为比较简单。  差分信号隔绝更换单端隔绝:音频信号途径和接收机灵敏度使的在无差错操作者下CMTI高达25kV/us,不错的外界RF抗干扰性特性均值300V/m,电磁场抗扰度可高达1000A/m,这种特性促使CMOS隔离器也仅限于于凶险的办公环境(强悍静电场和电磁场)。

  专利权的EMI诱发技术性:CMOS隔离器合乎FCC的B一部分标准,并根据轿车J1750(CISPR)检测。  安全性资格证书  从系统软件见解看来,医疗器械依据操作者工作电压可分为各有不同的等级。

I类机器设备工作中于70V或较少,只务必对可了解一部分应用基础绝缘层和维护保养短路故障。II类机器设备工作中于70V工作电压之上,回绝加强或二倍的绝缘层。III类机器设备操作者在25VAC或60VDC下列,常常称之为工作电压(SELV)。

III类机器设备不务必隔绝。  从部件见解看来,隔离器PCB规格在防止电孤跨过PCB表层时十分最重要,因而,安全性组织要求了特殊检测工作电压下的爬进电(creepage)和电气间隙(clearance)间距。如图所示1,爬进电是所说沿绝缘层表层静电感应的超过间距,电气间隙(clearance)就是指根据气体静电感应的最短路线。

    图1:爬到电和电气间隙  隔离器的关键是导体和绝缘体,体积电阻率规定了隔离器的额定电压,隔绝归类还包含标准型和加强型。标准型隔绝获得了对高压电击的维护保养特性,但没充分考虑安全性超温(failsafe)情况(即常见故障会导致全自动更改到一个安全性、可靠的情况);标准型隔绝设备必须被客户用以,但必不可少被包含于系统软件以内。

  针对标准型隔绝机器设备的资格证书检测是在1分钟、1.8kVRMS工作电压下,超过走电间距4mm。加强型隔绝为损坏安全性操作者获得二级维护保养,并允许客户访谈。

加强型隔绝机器设备的资格证书检测是在1分钟、4.9kVRMS工作电压下,超过走电间隔8毫米。医用电子系统软件彻底一直务必加强型隔绝特性,因为它回绝不具有安全性超温维护保养特性。  加强型CMOS隔离器符合国家标准IEC/EN/DINEN60747-5-2,CMOS隔离器也符合IEC-60601-1诊疗规范绝缘层回绝,该规范务必再作根据UL(UnderwritersLaboratories)1577或IEC-60601-1规范资格证书。

IEC-60601-1为标准型和加强型隔绝要求了电解介质抗压强度检测资格证书规则,还包含爬到电和电气间隙允许,也有工作电压和时间。参照报表1。

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    报表1:IEC60601-1CMOS隔离器安全性规范回绝  光耦合器用以塑胶添充化学物质做为他们的关键绝缘层材料,因而必不可少合乎內部间隔标准,又被称为绝缘层穿透间距(DTI),该专业术语出處IEC60601-1。针对光耦合器,DTI是LED跟光信号接收器Die中间的间距,典型性超过间距为0.4mm。

CMOS隔离器用以半导体材料金属氧化物做为他们的关键绝缘层材料,比用以添充化学物质PCB有更优的电解介质抗压强度和一致性,因而闲置不用更为较少室内空间。


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