病人和醫(yī)護人員的安全是醫(yī)療電子設備的重中之重，然而電子設備的效率等其他因素也至關重要。安全和效率這兩個因素對DC/DC電源技術提出了相互沖突的需求。醫(yī)療級增強型隔離所需的更高的隔離間隙和爬電距離會導致變壓器的磁場無法達到最佳耦合，因此傳統(tǒng)的設計會失去寶貴的效率。RECOM工程師開發(fā)了一種可以規(guī)避這種不足的新變壓器概念。最近推出的“Re3-inforced”轉換器具有高達6W的額定功率，與傳統(tǒng)轉換器相比，可提供顯著提高的隔離電壓等級和效率。
對于工業(yè)產品中的應用，工業(yè)級隔離通常就足夠了。在這些應用中，變壓器的初級和次級繞組互相重疊纏繞。因此內部磁場呈現(xiàn)理想的疊加狀態(tài)——這是實現(xiàn)高轉換效率所必需的特性。然而，這種設計會降低安全性，因為兩個繞組僅通過各自的漆包線漆膜進行隔離。在理想狀況下，漆膜可以輕松地承受幾千伏的測試電壓。但是制造過程中產生的損壞或者由于老化引起的損壞最終會導致初級繞組和次級繞組之間發(fā)生短路。這類故障在工業(yè)電子領域會引發(fā)設備故障——而在醫(yī)療電子領域，這類故障會給病人和醫(yī)護人員帶來嚴重的安全風險。
UL 60601規(guī)定“增強型”隔離的限制
在設計用于醫(yī)療應用的設備時，開發(fā)工程師必須熟悉IEC 60601的具體規(guī)定。各個國際標準已和針對歐洲市場的EN60601或針對美國市場的UL60601一致。這兩個國家標準在范圍上類似，但是只有獲取美國保險商實驗所(Underwriters Laboratories)認證的部件才能貼上UL標志。
醫(yī)療級DC/DC轉換器的基本電氣安全要求是這些轉換器的隔離屏障能通過標準和故障電壓的測試而不失效。由于大多數(shù)醫(yī)療應用都采用干線供電，因此一般可接受的最小隔離電壓為持續(xù)的264VAC，這相當于持續(xù)時間為一秒的1600VDC的隔離測試電壓。除能耐受隔離測試電壓之外，UL還規(guī)定了滿足各種隔離等級的最小爬電距離(走線距離)和隔離間隙(電弧距離)。圖2摘自標準中發(fā)布的表。需要注意的是，該表中規(guī)定的電壓為標準情況輸入電壓，而不是最差故障情況隔離電壓。
隔離電壓和隔離等級的區(qū)別往往容易造成混淆。采用24VDC供電的醫(yī)療級DC/DC轉換器必須能夠耐受至少1600VDC/1秒的隔離測試電壓，但是0.5mm的隔離間隙和1mm的爬電距離已經足夠滿足標準的要求。隔離等級的選擇在于用戶。
圖2：此表顯示UL規(guī)定的與輸入電壓對應的隔離間隙和爬電距離值。增強隔離的值約比基本隔離值高三倍。
