支持 CF 型应用的专用电源解决方案

人的每一次心跳,都由精准受控的电信号驱动。随着越来越多医疗设备直接或间接与心脏接触,对电气风险的容忍度实际上已降至零。这给心脏浮置隔离(CF 型)设备的设计人员带来了独特挑战。

普通医疗设备依托完备的电气隔离设计,可确保设备在常规工况及单一故障条件下避免患者遭受电击伤害,但这类设备仅适用于人体外周或体表接触场景。

CF 型应用的要求更为严苛,因为其会形成可直接连通患者心脏的电气通路。这些应用包括某些心脏消融或标测平台、除颤器、电生理手术中使用的心内导管以及有创血流动力学监测系统等。

除性能与外形尺寸外,设计人员还须应对漏电流和电气隔离方面的极严苛限制,因为患者实际上已成为电路的一部分。除此以外,设备小型化限制、生物相容性标准、高可靠性要求以及电磁兼容合规性,均是研发过程中亟待解决的技术壁垒。CF 型设备需要微安级的超低泄漏电流以及加强的保护措施,例如双重独立患者防护 (MOPP),以便其中一重防护失效,备用防护机制仍可杜绝安全事故。

适配 CF 等级的电源架构与系统集成技术,是保障系统安全、稳定运行的核心基础。例如脉冲电场消融等治疗设备,既要输出高精度高压能量,还需严格符合 IEC 60601-1 医疗电气安全标准。

专用电源解决方案

若缺少专用医疗级电源解决方案,设计团队只能通过分立器件和系统级设计自行搭建隔离架构,不仅会增加设计复杂度与成本,还会提高认证风险。针对这一痛点,Advanced Energy 提供了医疗级隔离电源 (PSU),可满足 CF 型医疗设备的合规设计要求。

Advanced Energy NCF 系列电源专为 CF 型医疗应用量身设计,内置多重故障保护机制,且经过严苛的绝缘性能测试。该系列标准化紧凑型成品电源,能够满足 CF 型设备对患者超低漏电流的硬性指标;相较于定制化电源方案,其安全性与可靠性更高,并可助力医疗设备通过 IEC 60601-1 合规认证。

NCF 系列电源具备超低漏电流 (<10 µA)、2 MOPP 隔离以及 5 kV 除颤器脉冲防护特性,同时提供全面的过载、短路、过压和过温保护。该系列产品功率覆盖 150 W 至 425 W,适配各类子系统集成场景,输出配置丰富、防护性能完善,在保障患者与系统安全的前提下,还能降低系统架构的复杂性。

产品采用紧凑型开放式外壳设计,依托外部空气流通完成散热;支持 85-264 VAC 通用 I 类输入,并提供 12 V、24 V、48 V 单路输出。在高安全性和隔离性能的基础上,电源转换效率仍保持 90% 以上,能够满足散热要求严格的医疗系统设计需求。

以下 NCF 系列型号虽未单独获得 CF 等级认证,但作为组件集成于通过 IEC 60601-1 认证的 CF 型医疗整机系统中时,可满足整机 CF 等级要求:

  • NCF150(图 1),产品尺寸 4.0 x 2.0 x 1.26 英寸,是一种紧凑型解决方案,专为空间受限的 CF 应用打造。自然对流散热工况下最大功率为 120 W,强制风冷工况下可达 150 W;支持 12 V 至 48 V 的单路输出电压,可选配 5 V 待机与 12 V 风扇输出电压。该电源可确保不到 10 µA 的超低患者漏电流,并具备 5 kV 的强力除颤脉冲耐压防护能力。

图 1:NCF150 是一款 150 W 紧凑型医疗级电源,专为空间受限、中低功率的 CF 应用而优化。(图片来源:Advanced Energy)

  • NCF250(图 2)采用紧凑型设计,产品尺寸为 5.0 x 2.4 x 1.6 英寸,风冷散热最大功率 250 W,自然对流散热最大功率 175 W。主输出支持 12 V、15 V、24 V、48 V 并集成控制信号,包括专用 5 V 待机输出、直流正常信号、抑制功能。漏电流控制在 10 µA 以内,标配除颤脉冲防护功能。

图 2:中功率 NCF250 在紧凑外形与丰富的控制及输出选项之间取得了平衡。(图片来源:Advanced Energy)

  • NCF425(图 3),产品尺寸 3.5 x 6.0 x 1.5 英寸,在 300 LFM 的通风条件下最大功率可达 425 W,自然对流散热工况下最高输出 270 W。支持 12 V、24 V 和 48 V 输出,并内置 5 V 待机输出。设计人员可以利用其远程检测功能来调节输出电压,并利用抑制逻辑功能在待机期间禁用主输出。漏电流与除颤耐压防护标准同 NCF150 和 NCF250 保持一致。

图 3:NCF425 的输出功率最高 425 W,可支持要求更高、功能更丰富的 CF 应用。(图片来源:Advanced Energy)

Advanced Energy 还提供低功率 CF 级电源,这类电源通常用于支持单一功能或轻量化子系统;此外,该公司还提供高端解决方案,可在统一架构内为多模块、多功能和多处理单元提供单一隔离电源。

结语

Advanced Energy NCF 系列电源将医疗级隔离技术、多路稳压输出、CF 合规支持集成于单一紧凑型模块中,从而简化了系统设计。设计人员可以利用它们来简化电源架构,同时不牺牲 CF 级的安全性能。

关于此作者

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Pete Bartolik 是一名自由撰稿人,二十多年来一直从事有关 IT 和 OT 问题及产品的研究和写作。他曾任 IT 管理刊物《计算机世界》的新闻编辑、一家终端用户计算机月刊的主编和一家日报的记者。

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