医疗设备整改实践：EMC案例分析与启示

 

一挑战与危机

【EMC危机曝光】：

随着科技的进步和医疗需求的不断发展，医疗产品在提升诊疗水平、保障患者健康方面起着至关重要的作用。而医用负压机是一种用于医疗场景的设备，其主要功能是通过产生负压（低于大气压的压力）来辅助医疗操作或患者治疗。它被广泛应用于手术室、病房、急救等。其可靠性和安全性至关重要。

然而，随着电子设备的广泛应用，电磁兼容性（EMC）问题逐渐成为医疗设备中不可忽视的隐患。

二精准整改目标

【测试标准】：

YY0505是中国的医疗电气设备标准，专门针对医疗设备的电磁兼容性（EMC）做出规定。具体来说，YY0505标准涵盖了医疗设备在使用过程中对电磁环境的影响，以及设备自身受到电磁干扰的能力。YY0505的辐射骚扰限值与国际标准IEC 60601-1-2一致，主要包括不同频段的辐射限值。YY0505中的辐射限值通常参考以下标准：

1.频率范围：一般在30MHz至1GHz的频段，可能会有不同的限值。

2.限值数值：例如，30MHz至230MHz的频段，限值为30dBμV/m（以10米距离测量），230MHz至1GHz的频段，限值为37dBμV/m。

三产品分析和整改措施

1.产品分析：医用负压机：

电源模块大致如下。

（1）适配器供电：12V转6V供给系统所有模块。

（2）电池供电：3.7V升6V供给电机和显示屏。电池供电时摸底会超标，因此定位到升压问题。

2.升压模块分析：

（1）EMC问题排查之原理图和PCB回路法：

原理图上参考芯片原厂的设计，但从EMC角度上输入和输出滤波电容太少，针对不同的超标频段应该多放置几个量级电容，每个量级间隔100倍，提供更宽频段的滤波效果。以下是芯片原厂设计：

（2）PCBlayout：地问题：

①顶层输入电容地和输出电容地过孔连接，芯片地和输出电容地通过0Ω电阻连接；

②升压电路的底层地中有别的走线导致地不完整。

【建议】：

①输入电容地和输出电容地需要在同层，尽量不打孔连接，芯片地和输出电容的地直连，取消0Ω电阻；

②底层地需完整，信号线和电源线绕开这部分地，大面积的地会抵消掉突变的电流从而降低EMI。未整改前LAYOUT如下：

3.电机分析：

电机工作时，换向器和碳刷之间来回切换，会产生拉弧，测试时会出现密集的毛刺。测试数据如下图：

4.整改措施：

（1）升压模块整改：

①电感对地并1nf高频电容，减小高频回路面积；

②将电感放置在续流管附近，减小电感充放电的回路面积；

③续流管两端并RC电路减小过冲；

④升压电路的底层地用锡连接，形成完整地。

【具体措施如图】：

（2）电机整改：

电机处加滤波板，滤波器件为BDL（BDL0805S110V101T）滤波器和磁珠，将电机噪声抑制在源头上，注意：滤波板GND必须低阻抗的连接在电机金属壳上，这样才能滤波效果最大化。滤波板及接地线如图：

（3）屏蔽：将普通电机供电线换成屏蔽线，屏蔽线地接在电机外壳。

四测试前后数据对比

【整改前测试结果】：

【整改后测试结果】：

【前后对比】：

YY0505和EN55032-classB限值一样，可直接用EN55032-classb测试，电源包络下降20个DB,测试通过。

五总结

医疗设备EMC整改需系统化方案：

精准定位噪声源（升压模块/电机），优化滤波、接地和屏蔽设计。本案例通过多级滤波、PCB布局改善和电机噪声抑制，使医用负压机辐射降低20dB，符合YY0505标准，为同类产品提供实用参考。