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医疗级 AC-DC 电源：多种外形尺寸、插头选择简化了设计
在设计交流供电型医疗产品时，除了常见工程挑战外，还面临一个独特的电源问题。您的线路操作 AC-DC 电源（也称为电源转换器）必须满足严格的安全规定，而不是非医疗设计所要求的。您还必须确保这种电源在各种故障模式下仍能保持安全。
幸运的是，这些转换器的电源选择范围越来越大，您可以从各种不同的外形尺寸、线路插头和额定功率方面选择合格的医疗电源。
这些转换器符合 ANSI/AAMI ES60601-1（美国）和 IEC/BS EN/EN60601-1（欧盟）标准以及通常的非医疗标准。在这些转换器满足的具体要求中，包括两种病人保护方式 (2×MOPP) 和 100 µA 左右的漏电流。这些都是超出一般电源安全和效率标准的要求。
在许多情况下，设计电源时必须采用 II 类 AC 插头配置，尽管缺少第三个接地插针（插片），但仍能确保安全。这与有接地连接的 I 类插头截然不同。之所以需要 II 类插头，是因为许多双插片 AC 插座仍在使用。此外，即使插座是三插头接地型，实际接地连接也可能不存在或存在故障。
您可以选择开放式内置机箱电源或外置式壁插适配器。有时，最佳选择是显而易见的，因为大多数壁插适配器的最大额定功率为 50 W，这使得开放式电源成为大功率设计中唯一可行的选择。在其他情况下，则需要权衡利弊，或根据具体应用来决定。
开放式电源
内置电源适用于必须是完整的单箱解决方案的产品。虽然在内部添加电源会增大设备尺寸，但对于包括透析机、牙科椅、电床或流体泵在内的应用来说，通常是可以接受的。
当需要不同的、完全独立的电源轨时，也可以使用内置电源，而不是使用具有多个输出的单电源。在这种情况下，电源可能会有不同的开/关情况，或具有较大的额定电压和电流范围。
MEAN WELL 的“绿色 RPS 系列中的开放式转换器达到了医用级别。这些设备的输出电压从 5 V 到 48 V 不等，功率范围为 30 W 到 500 W。
该系列的代表产品是 RPS-120S-24，这是一款 24 V、120 W 印刷电路板（PC 板）转换器，占地面积仅为 2 × 3 英寸 (in.)（图 1）。该转换器的输入电压为交流 80 V 至 264 V，满载效率高达 94%，具有不到 0.3 W 的极低空载功耗。该转换器可用于 I 类和 II 类系统安装，具有低于 150 µA 的极低漏电流。
图 1：RPS-120S-24 电路板转换器尺寸仅为 2 × 3 in.，但功率高达 120 W，且效率高，空载耗散低。（图片来源：MEAN WELL）
壁插式适配器
壁插式电源装置可减少系统的体积和重量，使得包装和使用更灵活。在许多情况下，这种适配器并不提供主要工作电源，而是用于为内部电池充电。这样，系统就可以被带到现场，而无内部 AC-DC 电源的负担。此外，即使不是便携式系统，由于电源可以放置在 AC 电源插座上，因此占用的桌面或工作台空间也较少。
壁插式适配器的另一个好处是，能为系统隔离 AC 线路上的高电压，从而简化了认证过程，因为系统内部只有安全的低压直流电。请注意，这就为什么许多低成本、非便携式、无电池型消费类产品现在都使用外置适配器。相比之下，由于电线和元件外露，内置开放式电源通常需要增加物理保护，如屏蔽网或屏蔽层。
MEAN WELL 提供的适配器额定功率在 30 W 到 60 W 之间，输出电压为 5 V 到 48 V，且采用固定插头。固定插头是指 AC 插头直接安装在适配器本体上，无需外接 AC 电缆，从而节省了成本并更有效地利用了空间。
MEAN WELL 的 GEM60I 系列产品，如 9 V 60 W 的 GEM60I09-P1J（图 2），具有可互换的 AC 插头，适用于欧盟、美国、英国和澳大利亚（插头套件单独出售）（图 3）。
图 2：GEM60I 系列中的这款壁插式转换器具有可互换的本体安装式 AC 插片，可满足不同地区的要求（图片来源：MEAN WELL）
图 3：GEM60I 适配器提供四种可配置插片，以满足澳大利亚、英国、欧盟和美国的 AC 插头模式。（图片来源：MEAN WELL）
相比之下，MEAN WELL 的 GSM60E 系列有采用欧盟专用插头，GSM60U 系列采用美国专用插头。这些插头不能拆卸或互换，是适配器的组成部分。
这些 II 类设备的通用输入电压为交流 80 V 至 264 V，漏电流低于 100 µA，空载功耗低于 0.15 W。这些设备符合所有医疗和其他监管标准要求，采用 UL 94V-0 级阻燃外壳。
结束语
如果您正在设计医疗系统，现在有多种不同外形尺寸的 AC-DC 转换器可供选择，它们都能满足众多的监管要求。通过选择具有所需电压、电流和额定功率的 MEAN WELL 电源，以及针对应用经过优化的外形尺寸，您就可以把精力投向其他设计功能，以提供与众不同的最终产品。
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关于此作者
Bill Schweber 是一名电子工程师，撰写了三本关于电子通信系统的教科书，以及数百篇技术文章、意见专栏和产品特性说明。他担任过 EE Times 的多个特定主题网站的技术管理员，以及 EDN 的执行编辑和模拟技术编辑。
在 Analog Devices, Inc.（模拟和混合信号 IC 的领先供应商）工作期间，Bill 从事营销传播（公共关系），对技术公关职能的两个方面均很熟悉，即向媒体展示公司产品、业务事例并发布消息，同时接收此类信息。
担任 Analog 营销传播职位之前，Bill 在该公司颇受推崇的技术期刊担任副主编，并且还在公司的产品营销和应用工程部门工作过。在此之前，Bill 曾在 Instron Corp. 工作，从事材料测试机器控制的实际模拟和电源电路设计及系统集成。
他拥有电气工程硕士学位（马萨诸塞州立大学）和电气工程学士学位（哥伦比亚大学），是注册专业工程师，并持有高级业余无线电许可证。Bill 还规划、撰写并讲授了关于各种工程主题的在线课程，包括 MOSFET 基础知识、ADC 选择和驱动 LED。
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