医疗器械五大常见电磁兼容（EMC）问题详解

在《电磁兼容（EMC）技术及应用实例详解》这本书籍中包含了行业内相关专家对于医疗电子设备在电磁兼容（EMC）方面容易碰到的5个常见问题，达达这里部分摘录并分享给大家，希望能对医疗电子产品从业者有所帮助。

这个问题发生概率最高。一台设备的电磁发射问题、自兼容问题及抗干扰性问题，其根源都与设备的接地阻抗过高有关，通常这不是指普通的低频接地问题，也不是指接地场所问题，而是由于局部(如电路板或电缆)的接地阻抗过高而引起的。高阻抗的接地路径常常会导致电缆屏蔽失效并产共模电流。

在高频下导线和编织线大都呈现高阻抗性，因此设计人员应当避免应用导线或编织接地。根据经验，每英寸长导线的感抗为20nH。因此，在100MHz时，1英寸导线的感抗可以达到12Ω。所以，在射频情况下，应对任何长度导线的采用持慎重态度，采用接地片是一个很好的办法，接地片的长宽比至少要达到5:1。也就是说，对于一个5英寸长的接地片而言，其宽度至少应为1英寸。

当设备遇到电磁发射或射频抗干扰问题时，一般都会涉及电缆问题，电缆的接地阻抗起到很大作用。

“单点接地”的原则适用于低频，但对射频没有多大效果。但是，由于电缆不能终止于患者的终端，因此屏蔽就不能两端接地。此外，当设备不能有效接地甚至需要维持绝缘时，采取滤波有时比屏蔽更有效。

在低频下，电缆的屏蔽层可以一端接地，但如果电缆的长度超过波长的1/20，电缆屏蔽层就需要两点或多点接地。特别指出，当电缆长度是波长的1/4时，情况最糟。许多市售的电缆屏蔽层都是编织制品，这对解决射频的电磁兼容性不利。此外，电缆的屏蔽层也很容易遭到破坏。例如，有些电缆屏蔽物是由聚酯薄膜制成的，不是很结实，有时即使遭受轻微触碰，也会造成屏蔽物的破裂，降低了屏蔽效果，而这种破裂很难用肉眼发现。

开关电源或AC/DC转换器的电磁发射问题由来已久，在医疗设备的电源体积和质量不成问题的场合中，可以考虑采用传统的线性稳压电源。对于电源部分，体积与质量成为质量性能的关键因素，因此，如何选用具有优良电磁兼容性能的开关电源便成为该医疗设备设计中的重要环节。

在医用设备中，所选用的元器件本身的缺陷也会限制其性能的发挥。所有的电容器都存在寄生的串联电感，两者构成了一个串联谐振电路; 而所有的线绕电感器都存在绕组匝间和层间的分布电容，两者构成了一个并联谐振电路。电路设计人员要充分了解这些元器件的实际性能，无论滤波器还是退耦元件，都具有在谐振状态下工作的可能性，这将导线线路与线路之间的串扰问题，不但能对线路造成损坏，还能导致信号传输情况变得非常糟糕。

由于医疗设备的电磁发射不局限于其内部选用的开关电源，因此，电源进线部分的线路滤波器也成为抑制高频干扰的一个重要环节。在一般的电源线滤波器中，都有两个共模干扰的抑制电容(Y电容)，它可以使设备的共模电流得到控制，但在医疗设备的电源线滤波器中不宜用此类小电容，因为它会导致设备的泄漏电流过大。医疗设备对电源线滤波器的这一选择原则使设计人员失去了一个抑制共模电流的有效手段，剩下来的唯一可用手段就是加大电源线滤波器中串联电感的阻抗。

要想设计一个优良的电源线滤波器，滤波器的线路设计仅仅是很小的一部分，滤波器内部元器件的选型、滤波器内部布局和结构及滤波器内部元件的分布参数，才是决定电源线滤波器性能真正的关键因素。