醫療級 AC-DC 電源：多種外形尺寸、插頭選擇簡化了設計

作者： Bill Schweber

在設計交流供電型醫療產品時，除了常見工程挑戰外，還面臨一個獨特的電源問題。您的線路操作 AC-DC 電源（也稱為電源轉換器）必須滿足嚴格的安全規定，而不是非醫療設計所要求的。您還必須確保這種電源在各種故障模式下仍能保持安全。

幸運的是，這些轉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療電源。

這些轉換器符合 ANSI/AAMI ES60601-1（美國）和 IEC/BS EN/EN60601-1（歐盟）標準以及通常的非醫療標準。在這些轉換器滿足的具體要求中，包括兩種病人保護方式 (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準的要求。

在許多情況下，設計電源時必須采用 II 類 AC 插頭配置，盡管缺少第三個接地插針（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，是因為許多雙插片 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置機箱電源或外置式壁插適配器。有時，最佳選擇是顯而易見的，因為大多數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計中唯一可行的選擇。在其他情況下，則需要權衡利弊，或根據具體應用來決定。

開放式電源

內置電源適用于必須是完整的單箱解決方案的產品。雖然在內部添加電源會增大設備尺寸，但對于包括透析機、牙科椅、電床或流體泵在內的應用來說，通常是可以接受的。

當需要不同的、完全獨立的電源軌時，也可以使用內置電源，而不是使用具有多個輸出的單電源。在這種情況下，電源可能會有不同的開/關情況，或具有較大的額定電壓和電流范圍。

[MEAN WELL] 系列中的開放式轉換器達到了醫用級別。這些設備的輸出電壓從 5 V 到 48 V 不等，功率范圍為 30 W 到 500 W。

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

圖 1：RPS-120S-24 電路板轉換器尺寸僅為 2 × 3 in.，但功率高達 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，而是用于為內部電池充電。這樣，系統就可以被帶到現場，而無內部 AC-DC 電源的負擔。此外，即使不是便攜式系統，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空間也較少。

壁插式適配器的另一個好處是，能為系統隔離 AC 線路上的高電壓，從而簡化了認證過程，因為系統內部只有安全的低壓直流電。請注意，這就為什么許多低成本、非便攜式、無電池型消費類產品現在都使用外置適配器。相比之下，由于電線和元件外露，內置開放式電源通常需要增加物理保護，如屏蔽網或屏蔽層。

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，從而節省了成本并更有效地利用了空間。

MEAN WELL 的 [GEM60I]系列產品，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、英國和澳大利亞（插頭套件單獨出售）（圖 3）。

圖 2：GEM60I 系列中的這款壁插式轉換器具有可互換的本體安裝式 AC 插片，可滿足不同地區的要求（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、歐盟和美國的 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。這些設備符合所有醫療和其他監管標準要求，采用 UL 94V-0 級阻燃外殼。

結束語

如果您正在設計醫療系統，現在有多種不同外形尺寸的 AC-DC 轉換器可供選擇，它們都能滿足眾多的監管要求。通過選擇具有所需電壓、電流和額定功率的 MEAN WELL 電源，以及針對應用經過優化的外形尺寸，您就可以把精力投向其他設計功能，以提供與眾不同的最終產品。

審核編輯 黃宇