醫(yī)療級(jí) AC-DC 電源：多種外形尺寸、插頭選擇簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)

作者： Bill Schweber

在設(shè)計(jì)交流供電型醫(yī)療產(chǎn)品時(shí)，除了常見工程挑戰(zhàn)外，還面臨一個(gè)獨(dú)特的電源問題。您的線路操作 AC-DC 電源（也稱為電源轉(zhuǎn)換器）必須滿足嚴(yán)格的安全規(guī)定，而不是非醫(yī)療設(shè)計(jì)所要求的。您還必須確保這種電源在各種故障模式下仍能保持安全。

幸運(yùn)的是，這些轉(zhuǎn)換器的電源選擇范圍越來越大，您可以從各種不同的外形尺寸、線路插頭和額定功率方面選擇合格的醫(yī)療電源。

這些轉(zhuǎn)換器符合 ANSI/AAMI ES60601-1（美國(guó)）和 IEC/BS EN/EN60601-1（歐盟）標(biāo)準(zhǔn)以及通常的非醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)。在這些轉(zhuǎn)換器滿足的具體要求中，包括兩種病人保護(hù)方式 (2×MOPP) 和 100 μA 左右的漏電流。這些都是超出一般電源安全和效率標(biāo)準(zhǔn)的要求。

在許多情況下，設(shè)計(jì)電源時(shí)必須采用 II 類 AC 插頭配置，盡管缺少第三個(gè)接地插針（插片），但仍能確保安全。這與有接地連接的 I 類插頭截然不同。之所以需要 II 類插頭，是因?yàn)樵S多雙插片 AC 插座仍在使用。此外，即使插座是三插頭接地型，實(shí)際接地連接也可能不存在或存在故障。

您可以選擇開放式內(nèi)置機(jī)箱電源或外置式壁插適配器。有時(shí)，最佳選擇是顯而易見的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)壁插適配器的最大額定功率為 50 W，這使得開放式電源成為大功率設(shè)計(jì)中唯一可行的選擇。在其他情況下，則需要權(quán)衡利弊，或根據(jù)具體應(yīng)用來決定。

開放式電源

內(nèi)置電源適用于必須是完整的單箱解決方案的產(chǎn)品。雖然在內(nèi)部添加電源會(huì)增大設(shè)備尺寸，但對(duì)于包括透析機(jī)、牙科椅、電床或流體泵在內(nèi)的應(yīng)用來說，通常是可以接受的。

當(dāng)需要不同的、完全獨(dú)立的電源軌時(shí)，也可以使用內(nèi)置電源，而不是使用具有多個(gè)輸出的單電源。在這種情況下，電源可能會(huì)有不同的開/關(guān)情況，或具有較大的額定電壓和電流范圍。

[MEAN WELL] 系列中的開放式轉(zhuǎn)換器達(dá)到了醫(yī)用級(jí)別。這些設(shè)備的輸出電壓從 5 V 到 48 V 不等，功率范圍為 30 W 到 500 W。

該系列的代表產(chǎn)品是 [RPS-120S-24]，這是一款 24 V、120 W 印刷電路板（PC 板）轉(zhuǎn)換器，占地面積僅為 2 × 3 英寸 (in.)（圖 1）。該轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為交流 80 V 至 264 V，滿載效率高達(dá) 94%，具有不到 0.3 W 的極低空載功耗。該轉(zhuǎn)換器可用于 I 類和 II 類系統(tǒng)安裝，具有低于 150 μA 的極低漏電流。

圖 1：RPS-120S-24 電路板轉(zhuǎn)換器尺寸僅為 2 × 3 in.，但功率高達(dá) 120 W，且效率高，空載耗散低。（圖片來源：MEAN WELL）

壁插式適配器

壁插式電源裝置可減少系統(tǒng)的體積和重量，使得包裝和使用更靈活。在許多情況下，這種適配器并不提供主要工作電源，而是用于為內(nèi)部電池充電。這樣，系統(tǒng)就可以被帶到現(xiàn)場(chǎng)，而無內(nèi)部 AC-DC 電源的負(fù)擔(dān)。此外，即使不是便攜式系統(tǒng)，由于電源可以放置在 AC 電源插座上，因此占用的桌面或工作臺(tái)空間也較少。

壁插式適配器的另一個(gè)好處是，能為系統(tǒng)隔離 AC 線路上的高電壓，從而簡(jiǎn)化了認(rèn)證過程，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部只有安全的低壓直流電。請(qǐng)注意，這就為什么許多低成本、非便攜式、無電池型消費(fèi)類產(chǎn)品現(xiàn)在都使用外置適配器。相比之下，由于電線和元件外露，內(nèi)置開放式電源通常需要增加物理保護(hù)，如屏蔽網(wǎng)或屏蔽層。

MEAN WELL 提供的適配器額定功率在 30 W 到 60 W 之間，輸出電壓為 5 V 到 48 V，且采用固定插頭。固定插頭是指 AC 插頭直接安裝在適配器本體上，無需外接 AC 電纜，從而節(jié)省了成本并更有效地利用了空間。

MEAN WELL 的 [GEM60I]系列產(chǎn)品，如 9 V 60 W 的 [GEM60I09-P1J]（圖 2），具有可互換的 AC 插頭，適用于歐盟、美國(guó)、英國(guó)和澳大利亞（插頭套件單獨(dú)出售）（圖 3）。

圖 2：GEM60I 系列中的這款壁插式轉(zhuǎn)換器具有可互換的本體安裝式 AC 插片，可滿足不同地區(qū)的要求（圖片來源：MEAN WELL）

圖 3：GEM60I 適配器提供四種可配置插片，以滿足澳大利亞、英國(guó)、歐盟和美國(guó)的 AC 插頭模式。（圖片來源：MEAN WELL）

相比之下，MEAN WELL 的 [GSM60E] 系列有采用歐盟專用插頭，[GSM60U]系列采用美國(guó)專用插頭。這些插頭不能拆卸或互換，是適配器的組成部分。

這些 II 類設(shè)備的通用輸入電壓為交流 80 V 至 264 V，漏電流低于 100 μA，空載功耗低于 0.15 W。這些設(shè)備符合所有醫(yī)療和其他監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)要求，采用 UL 94V-0 級(jí)阻燃外殼。

結(jié)束語

如果您正在設(shè)計(jì)醫(yī)療系統(tǒng)，現(xiàn)在有多種不同外形尺寸的 AC-DC 轉(zhuǎn)換器可供選擇，它們都能滿足眾多的監(jiān)管要求。通過選擇具有所需電壓、電流和額定功率的 MEAN WELL 電源，以及針對(duì)應(yīng)用經(jīng)過優(yōu)化的外形尺寸，您就可以把精力投向其他設(shè)計(jì)功能，以提供與眾不同的最終產(chǎn)品。

審核編輯 黃宇