醫療器械研發中影響電磁兼容的關鍵因素

　　總體上說，在研發環節，影響醫療器械產品電磁兼容的因素可以用以下幾點概括：①電路原理圖；②PCB板級設計（包括布局布線及層疊設計）；③結構設計（包括屏蔽材料的使用）。

　　1 浪涌抗擾度試驗

　　浪涌主要指的是電源剛開通的那一瞬息產生強力脈沖，供電系統浪涌的來源分為外部（雷電原因）和內部（電氣設備啟停和故障等）。為避免浪涌電壓損害電子設備，一般采用分流防御措施，即將浪涌電壓在非常短的時間內與大地短接，使浪涌電流分流入地。

　　1.1電路原理圖設計

　　為提高產品抗擾度，選用的元器件一般為以下2種：①氣體放電管：氣體放電管內充滿惰性氣體，當瞬間電壓出現時，管內的惰性氣體被電離，殘壓變得很低，有利于浪涌電壓的迅速瀉放。②壓敏電阻：壓敏電阻在沒有過壓時呈高阻值狀態，一旦過電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變為低值。

　　1.2 PCB布局布線設計注意點

　　PCB布局時應注意體現原理圖設計的初衷，在電源入口處排序，應依次為氣體放電管、壓敏電阻、TVS管。布局時將氣體放電管放在最前面，目的在于較大的瞬間電流先通過氣體放電管瀉放。布線時，應特別注意氣體放電管、壓敏電阻的布線應粗且短，以保證瞬間大電流的通流能力，如果多層PCB單板，鋪地銅皮并打孔保證通流，效果會更好。

　　2 傳導發射試驗

　　傳導發射測試是測量受試設備（EUT）通過電源線或信號線向外發射的騷擾電壓和電流，根據GB 4824[3]的要求，傳導發射測試頻段為150kHz~30MHz，傳導發射限值根據設備的分組和分類不同在GB 4824中有不同的規定。

　　2.1電路原理圖設計

　　一般會選用濾波器抑制傳導干擾。根據設備中需要濾波的部位及頻段的不同，可以選用不同的濾波元件。通常的EMI濾波器可以定義為一個低通網絡，由電感、電容或電阻等無源元件組合而成，一般可根據其電路形式分為T型、L型、π型等基本電路形式。

　　傳導量是由測量接收機測L/N/GND之間的頻率與振幅大小而成，若干擾信號為L與N之間，則為差模干擾；若干擾信號為L與G或N與G之間，則為共模干擾。

　　①共模電感和差模電感。共模電感對共模信號呈現出大電感，具有抑制作用，而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。如果差模干擾比較嚴重，就要追加差模電感，以抑制差模干擾。

　　②X 電容和Y電容。X 電容是跨接在電力線兩線（L-N）之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間（L-E，N-E）的電容，一般是成對出現。X 電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。

　　③隔離變壓器。隔離變壓器的磁芯形狀、尺寸大小、原副邊繞組的纏繞方式等都對變壓器的EMC性能有非常重要的影響。比如：磁芯形狀不同及尺寸不同，由此會導致變壓器的泄漏磁場不一樣；原副邊的纏繞方式不同，會導致原副邊之間的隔離電容有差異，從而直接影響隔離性能。

　　2.2 PCB布局布線設計注意點

　　①電感和電容組成的EMI濾波器在布局時應一字布局布線，各個元器件就近放置，保證回流路徑最短。共模電感和差模電感在布線時注意：濾波前后的信號在空間上不要有交叉。

　　②X 電容和Y電容的位置非常重要，在電路板布局布線中，總的原則是保證兩種電容的回流路徑最短，保證脈沖電壓以最快的速度泄放到地平面上。X 電容和Y電容的布線宜粗短，以減小PCB走自身的寄生電感對濾波效果的影響。

　　③隔離變壓器的布局布線設計要點：輸入輸出電源信號應在空間上完全隔離開；隔離變壓器本身接地的回路應特別重視，接地回路保證最短。

　　3 輻射發射試驗

　　輻射發射測試時是測量受試設備通過空間傳播的干擾輻射場強。輻射場的源頭較多：如開關電源、時鐘電路、射頻電路等。

　　一般減小輻射發射采用的方法為屏蔽。

　　3.1結構屏蔽

　　屏蔽罩的屏蔽效果取決于兩個方面：

　　①孔縫對屏蔽效果的影響。在實際的使用中，醫療器械產品結構屏蔽罩上難免有出線孔、通風孔以及機箱各面之間的連接縫隙，如果屏蔽罩的孔縫尺寸不合理，將使屏蔽效能大大降低。一般來說，孔縫的尺寸應小于十分之一到百分之一的波長，才能達到相應的屏蔽效果。

　　②屏蔽材料對屏蔽效果的影響。對電磁場有較好屏蔽效果的材料有：鐵、鋁、銅。其中，鐵是導磁材料；而鋁和銅都是良導體，漏磁通穿過銅箔和鋁蓋時會產生渦流，而渦流產生的磁場正好可抵消變壓器的漏磁通，如此來抑制漏磁所造成的磁場干擾。鋁材料由于其自身特性，較多地被用來做屏蔽罩。

　　3.2 PCB銅皮屏蔽

　　PCB單板的每層走線或地（電源）平面實際是一定厚度的銅皮，比如0.5OZ，1OZ。可以充分利用PCB自身銅皮的作用，將已有的輻射源有效地屏蔽在PCB單板的空間里，以減小進一步的輻射以及輻射源對其他敏感信號的干擾。常見的措施有：高速時鐘信號走線的上下兩層用地銅皮覆蓋。地銅皮的巧妙使用會發揮到意想不到的效果，有無足夠的地銅皮，對輻射發射的效果也會有較大的影響。