CMOS隔离器:医疗电子系统的安全保障

作者:亚博最新官网登录发布时间:2022-01-05 21:38

本文摘要:交流供电的医疗电子系统安全性标准拒绝电流隔绝,以维护病人和操作员免遭电线危险性。由于导体必要相连仪器和病人,其上面吸附的液体和凝胶更加减少了电线风险;因此用作这些系统的隔离器必需轻巧和可信。 光耦合器和变压器一般来说用作医疗系统的隔绝电路,但其缺失也是设计界所熟悉的。众所周知,光耦合器速度慢,在温度和老化变化过程中性能很不平稳。 它们都是单端器件,因此具备较好的共模瞬变免疫系统(CMTI)。

亚博最新官网登录

交流供电的医疗电子系统安全性标准拒绝电流隔绝,以维护病人和操作员免遭电线危险性。由于导体必要相连仪器和病人,其上面吸附的液体和凝胶更加减少了电线风险;因此用作这些系统的隔离器必需轻巧和可信。

  光耦合器和变压器一般来说用作医疗系统的隔绝电路,但其缺失也是设计界所熟悉的。众所周知,光耦合器速度慢,在温度和老化变化过程中性能很不平稳。

它们都是单端器件,因此具备较好的共模瞬变免疫系统(CMTI)。此外,光耦合器基于砷化镓(GaAs)处理工艺,固有的内在损耗造成在高温和/或LED大电流条件下发光强度减少。这种波动减少了光耦合器的可靠性、性能和使用寿命。

虽然变压器获取了高于光电耦合器的更高速度和可靠性,但它们无法通过直流和低频信号,从而在系统定点(例如,打开时间和占到空周期)应用于中用于有限。而且变压器一般体积大、效率较低,往往必须额外的核心废黜电路。  CMOS隔离器阐述  不同于光耦合器,有序金属氧化物半导体(CMOS)隔离器获取了更佳的性能、可靠性、稳定性,省电性能和集成度。

不像变压器,CMOS隔离器反对DC-150Mbps,并闲置较少的空间(每个PCB最少有6个隔绝地下通道),而且效率更高。这些特性通过如下CMOS隔离器基础技术构建:  主流、低功耗CMOS处理工艺替换GaAs:CMOS是最成熟期、普遍应用于全球的加工处置技术。

先进设备的电路设计技术和CMOS技术使隔离器平均150Mbps数据传输速度、10ns传播延后、5.6mW/地下通道的功耗,以及其他许多业内领先的性能规格。CMOS隔离器在仅次于操作者电压和温度下平均值无故障时间(MTTF)多达1000年,这是光耦合器的10倍。  RF载波替换光:RF技术更进一步减少隔离器操作者功耗,高精度鉴频提升了噪声诱导,器件PCB也比光耦合器更加非常简单。  差分隔绝替换单端隔绝:差分信号路径和接收灵敏度使的在无差错操作者下CMTI多达25kV/us,较好的外部RF抗干扰特性平均300V/m,磁场抗扰度可多达1000A/m,这些特性使得CMOS隔离器也限于于险恶的工作环境(强劲电场和磁场)。

  专利的EMI诱导技术:CMOS隔离器符合FCC的B部分规范,并通过汽车J1750(CISPR)测试。  安全性证书  从系统观点来看,医疗设备根据操作者电压可分成有所不同的级别。I类设备工作于70V或较少,只必须对可认识部分使用基本绝缘和维护短路。

II类设备工作于70V电压以上,拒绝强化或双倍的绝缘。III类设备操作者在25VAC或60VDC以下,经常称作安全电压(SELV)。

III类设备不必须隔绝。  从组件观点来看,隔离器PCB尺寸在避免电弧横跨PCB表面时十分最重要,因此,安全性机构规定了特定测试电压下的爬到电(creepage)和电气间隙(clearance)距离。如图1,爬到电是所指沿绝缘表面静电的大于距离,电气间隙(clearance)是指通过空气静电的最短距离。

亚博平台网页登录

    图1:爬到电和电气间隙  隔离器的核心是绝缘体,介电强度要求了隔离器的电压等级,隔绝分类还包括基本型和增强型。基本型隔绝获取了对电击的维护特性,但没考虑到安全性过热(failsafe)状况(即故障会导致系统自动改变到一个安全性、可信的状态);基本型隔绝装置需要被用户用于,但必需被包括于系统之内。  对于基本型隔绝设备的证书测试是在1分钟、1.6kVRMS电压下,大于漏电距离4mm。增强型隔绝为毁坏安全性操作者获取两级维护,并容许用户采访。

增强型隔绝设备的证书测试是在1分钟、4.8kVRMS电压下,大于漏电间距8mm。医疗电子系统完全总是必须增强型隔绝特性,因为它拒绝不具备安全性过热维护特性。

  增强型CMOS隔离器合乎国际标准IEC/EN/DINEN60747-5-2,CMOS隔离器也合乎IEC-60601-1医疗标准绝缘拒绝,该标准必须再行通过UL(UnderwritersLaboratories)1577或IEC-60601-1标准证书。IEC-60601-1为基本型和增强型隔绝规定了电介质强度测试证书准则,还包括爬到电和电气间隙容许,还有电压和时长。

参见表格1。    表格1:IEC60601-1CMOS隔离器安全性标准拒绝  光耦合器用于塑料填充化合物作为它们的主要绝缘材料,因此必需符合内部间距规范,又称绝缘击穿距离(DTI),该术语出处IEC60601-1。

对于光耦合器,DTI是LED和光接收器Die之间的距离,典型大于距离为0.4mm。CMOS隔离器用于半导体氧化物作为它们的主要绝缘材料,比用于填充化合物PCB有更佳的电介质强度和一致性,因此闲置更加较少空间。


本文关键词:CMOS,隔离,器,医疗,电,子系统,的,安全,保障,亚博平台网页登录

本文来源:亚博最新官网登录-www.zjgzsis.com