解锁医疗仪器安全性：提升内视镜技术的AC/DC 电源供应器和DC/DC 电源转换器

驾驭错综复杂的内视镜技术面临着巨大的挑战。作为侵入性仪器，内视镜必须符合严格的泄漏电流要求，同时满足从照明到为马达和摄影机供电的各种电力需求。为解决这些复杂性，P-DUKE 提供一系列专为满足 Type CF 要求而客制化的全面 DC/DC 电源转换器产品，确保泄漏电流保持在 10μA 以下。

医疗仪器的电气安全本质上是透过两项防护措施来保证的：

1. 高危险交流或直流电压与连接到患者的电子设备的低电源电压之间的隔离屏障。我们的患者监护仪器案例研究涵盖了这一主题。
2. 可能流经患者身体的漏电流是有限的。虽然工业和家庭应用中允许高达 30mA 的泄漏电流，但医疗应用中的限制要低得多。医疗标准定义了 3 类：

Type B (body) – 无患者连接的应用部分
Type BF (body floating) – 与患者连接的应用部分
Type CF (cardiac floating) – 与患者连接的应用部分，适合心脏用途

在正常工作条件下，漏电流不得超过以下限值:

Leakage Current	Type B	Type BF	Type CF
Earth leakage current	500µA	500µA	500µA
Enclosure Leakage Current	100µA	100µA	100µA
Patient Leakage Current	100µA	100µA	10µA

漏电流的主要来源是交流/直流电源初级侧所使用的 EMI 滤波器。 P-DUKE 有许多内建 EMI B 类滤波器的 AC/DC 电源供应器，满足 BF 型应用（患者接触）的 100μA 泄漏电流要求（见图 1）。然而，仅使用 AC/DC 电源供应器来满足 Type CF 应用的 10μA 限制将需要非常大的 EMI 滤波器。

Figure 1: potential applications for AC/DC and DC/DC converters.

因此，使用了 AC/DC 电源供应器与下游 CF 相容于 DC/DC 电源转换器的组合。让我们来看一个实际的例子。

如今，医用内视镜不仅用于诊断，还用于微创手术，并结合了现代光学、马达和软体技术以及高精度机械。这些设备在人体内使用，可以靠近心脏并与血液接触。因此，它们必须满足 CF 类型应用的 10μA 漏电流限制。

这位客户想要设计一种更小的视讯内视镜，配备 LED 光源、内建于内视镜头部的摄影机以及由小型马达控制头部的运动。

P-DUKE全面的电源解决方案如何促进医疗内视镜高效电源解决方案的创建?

该系统由带有微处理器的中央处理单元、外部视讯处理单元的介面、医院资讯系统和可选的外部储存设备组成。总功耗约26W。

内视镜需要 5V/20W 电源用于 LED 和摄像头，还需要 12V/5W 电源用于透过鲍登线移动头部的小型马达。

系统总功耗在44W范围内。透过P-DUKE的全套系列电源转换器，可以轻松建立非常灵活的解决方案（见图 2）。

Figure 2: Block diagram endoscope power solution

65W MAD65 医用 AC/DC 电源供应器从交流电源产生 12V 汇流排电压。它是一种即插即用的解决方案，因为它具有内建 EMI B 类滤波器，并满足 4000Vac 增强隔离和 2xMOPP 的医疗领域要求。

P-DUKE 拥有一套非常全面的 AC/DC 电源供应器，功率范围从 15W 到 450W。所有产品均符合2xMOPP标准，并已更新至最新医疗安全认证EN60601-1 ED3.2。

电子设备的各种电源电压由 P-DUKE 的下游医疗 DC/DC 电源转换器产生。由于泄漏电流远低于 10μA 限值，因此它们都符合 CF 型标准。

对于微处理器，使用 5V/20W 模组，并使用额外的 5/10W 电源转换器将所有介面与内部系统隔离。

与微处理器相同的 5V/20W 模组用于为内视镜的 LED 和摄影机供电，12V/5W 转换器驱动马达。如果需要 3.3V 电源，可以使用小型附加转换器轻松产生。

Model	MPM20-12S05 DC/DC Converter	MPP10-12S05A/B DC/DC Converter	MPK06-12S12A/B DC/DC Converter	MPU01-12S3P3 DC/DC Converter
Input range	9 – 18V	9 – 18V	9 – 18V	9.6 – 14.4V
Output	5V/20W	5V/10W	12V/5W	3.3V/1W
Isolation	5000 VAC	5000 VAC	5000 VAC	5000 VAC
Leakage current	2.5µA max	2µA max	2µA max	2µA max
Dimensions/Package	1.6 x 1 inch	DIP24	DIP24	SIP-9

P-DUKE的医疗应用电源转换器系列可以轻松设计出非常灵活的解决方案，满足所有必要的安全要求。

为了重新设计，客户正在考虑用新的 MAD50 50W 系列取代 MAD65 AC/DC电源供应器。它的占地面积 (3” x 1.5”) 比 MAD65 (3” x 2”) 小 25%，从而为其他功能释放了空间。

Model	Today MAD65US12C AC/DC Power Supply	Redesign MAD50US12B AC/DC Power Supply
Vin	85 – 264	85 – 264
Output	12V/65W	12V/50W
Isolation	4000 VAC	4000 VAC
EMI Filter	Class B	Class B
Protection	Class I	Class II
Dimensions/Package	3 x 2 inch	3 x 1.5 inch