解决医疗产品的辐射免疫问题-案例研究

介绍
      新的IEC 60601-1-2（第4版）于2017年6月17日生效，制造医疗产品的公司有更严格的要求。许多变化之一包括几个特定无线和通信频段的辐射抗扰度要求增加（表1）。

表1 - 符合IEC 60601-1-2（第4版）的某些无线和通信频率的新辐射抗扰度测试级别。

 除非您能够在内部模拟适当的RF抗扰度，否则对辐射抗扰度进行故障排除可能非常困难，往返于EMC测试实验室可能会花费大量时间和费用。

案例分析
     最近被一位客户打电话来帮助解决他们一直在尝试对大型医疗产品进行故障排除的严格的RF免疫问题。它包括几个电机，几个电路板和几个线束 - 其中大部分是没有屏蔽的大型塑料外壳。他们试图屏蔽电缆并将几个接地点连接到底盘 - 所有这些都在一定程度上有所帮助。好消息是他们正在通过辐射排放确定，但仍有一些频率易受影响。

资格测试期间的问题是两台电机在高于正常RPM的情况下“起飞”。每个电机速度都是通过数字编码器反馈系统控制的，并且怀疑RF正在影响这个电路 - 无论是直接还是上游某个地方。

      我决定使用我以前的客户端使用的技术，通过增加我的简单抗扰度测试系统和一个额定10到1000 MHz的小型3瓦宽带放大器。Vectawave是一款紧凑型放大器，型号为VBM 2500-3，非常适合这项工作。我曾经使用过这个来生成高达40 V / m的PC板对数周期天线（接近），我通常用于排放故障排除。基本设置如图1所示。

图1 - 更高功率辐射抗扰度故障排除的基本测试设置。

使用的设备清单包括以下内容：
1.Windfreak SynthNV射频合成器
2.Vectawave VBM 2500-3射频放大器
3.Kent Electronics的400至1000 MHz PC板天线

4.由同轴电缆制成的自制H场探头

我还有一个Extech 480836电场测量仪，用于测量产生的磁场水平，但这对于这种故障排除来说是非常可选的。我们要做的是导致被测产品的受控中断，绝对水平的重要性次之。

Windfreak SynthNV RF合成器可以从34到4,400 MHz调谐，并创建+19 dBm的输出电平。它由USB供电，由提供的Windows软件控制（参见图2）。

图2 - Windfreak SynthNV RF合成器的控制面板。它被调谐到385 MHz的问题频率之一。

      但是，对于这种特殊情况，这不足以复制问题。所以我将合成器连接到3瓦放大器，将天线的电平提升到16到20 V / m，但这仍然不足以造成中断。我发现很难让天线与各种电缆和电路板足够接近。

      然后我尝试了用一根同轴电缆制成的自制H场探头。环的直径约为5厘米，中心导体简单地焊接到屏蔽的外面。在电路板和电缆周围进行探测并没有引起任何问题，但是当环路接近电机编码器电路时，电机开始旋转到高速。成功！见图3。

图3 - 受影响的电机编码器电路附近的H场探头。

      一旦我们最终能够复制问题，修复很简单，只需在编码器电缆周围添加铁氧体扼流圈，参见图4在许多情况下，电机组件是OEM产品，因此无法轻松重新设计以获得更好的抗扰度，因此铁氧体滤波器是成本最低的解决方案。

请注意......选择铁氧体扼流圈时，请确保峰值阻抗通常接近受影响的频率，以获得最佳效果。

图4 - 临时故障排除修复只需在电机编码器电缆上增加一个钳式铁氧体扼流圈。

结论
      由于制造商被迫将产品重新认证为该标准的第4版，因此医疗产品的新辐射免疫水平可能是一个真正的挑战，对EMC测试实验室进行“盲目”故障排除可能会耗费大量时间和费用。但是，在测试实验室花费大约一天时间的简单故障排除解决方案可以在几分钟内帮助确定产品的敏感区域。

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