解鎖醫療儀器安全性：提升內視鏡技術的AC/DC 電源供應器和DC/DC 電源轉換器

駕馭錯綜復雜的內視鏡技術面臨著巨大的挑戰。作為侵入性儀器，內視鏡必須符合嚴格的泄漏電流要求，同時滿足從照明到為馬達和攝影機供電的各種電力需求。 為解決這些復雜性，P-DUKE 提供一系列專為滿足 Type CF 要求而客制化的全面 DC/DC 電源轉換器產品，確保泄漏電流保持在 10μA 以下。

醫療儀器的電氣安全本質上是透過兩項防護措施來保證的：

1. 高危險交流或直流電壓與連接到患者的電子設備的低電源電壓之間的隔離屏障。 我們的患者監護儀器案例研究涵蓋了這一主題。

2. 可能流經患者身體的漏電流是有限的。 雖然工業和家庭應用中允許高達 30mA 的泄漏電流，但醫療應用中的限制要低得多。 醫療標準定義了 3 類：

Type B (body) – 無患者連接的應用部分

Type BF (body floating) – 與患者連接的應用部分

Type CF (cardiac floating) – 與患者連接的應用部分，適合心臟用途

在正常工作條件下，漏電流不得超過以下限值:

漏電流的主要來源是交流/直流電源初級側所使用的 EMI 濾波器。 P-DUKE 有許多內建 EMI B 類濾波器的 AC/DC 電源供應器，滿足 BF 型應用（患者接觸）的 100μA 泄漏電流要求（見圖 1）。 然而，僅使用 AC/DC 電源供應器來滿足 Type CF 應用的 10μA 限制將需要非常大的 EMI 濾波器。

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

因此，使用了 AC/DC 電源供應器與下游 CF 相容于 DC/DC 電源轉換器的組合。 讓我們來看一個實際的例子。

如今，醫用內視鏡不僅用于診斷，還用于微創手術，并結合了現代光學、馬達和軟體技術以及高精度機械。 這些設備在人體內使用，可以靠近心臟并與血液接觸。 因此，它們必須滿足 CF 類型應用的 10μA 漏電流限制。

這位客戶想要設計一種更小的視訊內視鏡，配備 LED 光源、內建于內視鏡頭部的攝影機以及由小型馬達控制頭部的運動。

P-DUKE全面的電源解決方案如何促進醫療內視鏡高效電源解決方案的創建?

該系統由帶有微處理器的中央處理單元、外部視訊處理單元的介面、醫院資訊系統和可選的外部儲存設備組成。 總功耗約26W。

內視鏡需要 5V/20W 電源用于 LED 和攝像頭，還需要 12V/5W 電源用于透過鮑登線移動頭部的小型馬達。

系統總功耗在44W范圍內。 透過P-DUKE的全套系列電源轉換器，可以輕松建立非常靈活的解決方案（見圖 2）。

Figure 2: Block diagram endoscope power solution

65W MAD65 醫用 AC/DC 電源供應器從交流電源產生 12V 匯流排電壓。 它是一種即插即用的解決方案，因為它具有內建 EMI B 類濾波器，并滿足 4000Vac 增強隔離和 2xMOPP 的醫療領域要求。

P-DUKE 擁有一套非常全面的 AC/DC 電源供應器，功率范圍從 15W 到 450W。 所有產品均符合2xMOPP標準，并已更新至最新醫療安全認證EN60601-1 ED3.2。

電子設備的各種電源電壓由 P-DUKE 的下游醫療 DC/DC 電源轉換器產生。 由于泄漏電流遠低于 10μA 限值，因此它們都符合 CF 型標準。

對于微處理器，使用 5V/20W 模組，并使用額外的 5/10W 電源轉換器將所有介面與內部系統隔離。

與微處理器相同的 5V/20W 模組用于為內視鏡的 LED 和攝影機供電，12V/5W 轉換器驅動馬達。 如果需要 3.3V 電源，可以使用小型附加轉換器輕松產生。

 P-DUKE的醫療應用電源轉換器系列可以輕松設計出非常靈活的解決方案，滿足所有必要的安全要求。

為了重新設計，客戶正在考慮用新的 MAD50 50W 系列取代 MAD65 AC/DC電源供應器。它的占地面積 (3” x 1.5”) 比 MAD65 (3” x 2”) 小 25%，從而為其他功能釋放了空間。