电感器在医疗电源中的主要应用及需求

导读

医疗电子设备为疾病的预防、诊断、治疗和监测提供支持，在医疗健康领域至关重要。由于涉及到生命安全，医疗设备对电源系统的要求极为严苛，需满足严格的医疗安全标准，且具备卓越的可靠性、超低噪音、紧凑坚固的结构以及优异的环境适应性。

1医疗电子电源设计面临的挑战

由于医疗设备高度依赖复杂的电子系统，因此也面临着电子电路普遍存在的各类问题，例如元件损耗、电气噪音干扰以及环境应力影响等。此外，医疗设备还需应对医疗领域特有的挑战，如遵守严格的医疗设备安全标准，符合 IEC60601及其他医疗安全标准、设备灭菌需求，以及在关乎生命的关键应用场景中对设备持续可靠性的高要求。

1、电气挑战

将电源系统集成到医疗设备中，会带来通用电子设备中不存在的独特电气挑战。高可靠性与持续可用性至关重要，许多医疗设备需 24 小时不间断运行，无法承受意外停机，尤其是在一些生命支持类或关键任务型医疗应用场景中。对于生命关键型应用，备用电源至关重要，这需要瞬时切换到电池或不间断电源(UPS)以防止运行中断。

此外，电源系统必须产生极低的噪音并将电磁干扰(EMI)降至最低，以确保精密的监护设备能正常工作。医疗设备电源必须符合全球安全、电磁兼容性(EMC)和性能要求，能适应各种输入电压。

2、机械挑战

为了在有限的内部空间确保电源设计紧凑且坚固，同时不能影响性能或安全性，医疗设备电源系统还要面对机械设计方面的挑战。在便携式和可穿戴医疗设备中，减轻重量对于提高可用性、减少疲劳以及保障患者的行动能力至关重要。因此电源系统小型化是必然趋势。

而散热管理是另一个需要关键考量的因素，因为小型外壳可能会积聚热量，这些热量必须安全散发，同时不能增加噪音、导致组件故障的风险或导致患者不适。

3、环境挑战

医疗设备中的电源系统必须能在各种环境条件下可靠运行。包括对不同温度和湿度的耐受性，这些因素会影响设备的性能和组件的使用寿命。对于移动、现场部署或应急使用的设备，抗振动、抗机械冲击以及抗操作冲击的能力同样必不可少，这样才能保证稳定的电力供应并防止内部损坏。

4、安全标准

医疗电源必须符合IEC 60601-1等国际标准，它规定了医用电气设备的一般安全和基本性能要求，涵盖了许多电气方面的挑战，包括隔离、漏电流限制和容错能力，同时也对机械完整性和环境耐久性提出了要求。诸如IEC 60601-1-2之类的配套标准则对电磁兼容性(EMC)做了相关要求，确保设备能可靠运行，既不产生电磁干扰(EMI)，也不受其影响。

2电感器在医疗电源中的主要应用及需求

电感器在医疗电子设备中发挥着至关重要的角色，其中，电源管理是电感器最基础也最重要的应用。其应用主要如下：

1、开关电源和DC-DC转换器：电感是开关电源的核心元件，与开关管和电容配合，用于储能、滤波和电压转换。无论是大型成像设备（如CT、MRI）的主电源，还是便携式设备（如监护仪、输液泵）的电池管理电路，都离不开功率电感。它们能高效地将交流电转换为设备所需的各类直流电压，或进行直流电压的升降压转换。

医疗设备电源应用原理图

2、噪声滤波与电磁兼容：医疗设备对电磁干扰（EMI）非常敏感，同时设备自身产生的噪声也不能干扰其他设备。磁珠和共模电感被广泛用于电源输入端和关键电路节点，滤除高频噪声，确保设备符合严格的电磁兼容性（EMC）标准（如IEC 60601-1-2）。

由于应用场景的特殊性，应用于医疗设备电源中的电感器比普通消费级电感有更高电气性能要求，其需求主要体现在以下方面：

高可靠性：医疗设备关乎生命安全，必须确保在设备寿命期内稳定工作，要求故障率极低。

低噪声：低噪音设计，防止电源噪声干扰内部敏感的模拟电路（如心电图、脑电图放大器等）

高效率：采用低损耗磁芯材料，减少电感损耗和发热，尤其对植入式和便携式设备至关重要，可延长电池续航。

磁屏蔽结构：使用磁屏蔽结构电感，防止医疗设备中各类元器件磁场泄露，避免干扰周边电路或设备。

符合安规标准：电感器（尤其是隔离变压器）需要符合医疗安规标准，确保足够的爬电距离和电气间隙。

总而言之，电感器是医疗设备电源系统的“心脏”和“净化器”，既负责高效的能量转换，又确保电源的纯净和安全，是满足医疗设备高标准、严要求不可或缺的核心元件。

3医疗电子电源电感解决方案

如上所述，电感器在医疗电源系统中发挥着重要的作用，需满足医疗电源设备的高要求，因此在进行产品选型的时候，需要考虑其高可靠性、低噪声、高效率及抗EMI性能等。

科达嘉电子作为行业领先的磁性元件技术供应商，20多年专注于磁芯材料的研发、线圈和电感的设计优化，并与医疗电源工程师紧密合作，为医疗电子领域提供高价值的产品，为客户选择正确的磁性元件提供技术支持。科达嘉自主研发制造了大电流电感、一体成型电感、共模电感多个系列的电感产品，且已被广泛应用于超声波检测仪、血液分析仪、呼吸机、血压仪、康复机器人等医疗设备及部件中。

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关于科达嘉电子

深圳市科达嘉电子有限公司成立于2001年，是一家专业研发、生产与销售功率电感、共模电感等磁性元件的国家高新技术企业。

科达嘉的主要产品包括：大电流电感、一体成型电感、高频大电流电感、数字功放电感、SMD功率电感、插件电感、磁棒电感、共模电感等，广泛应用于工业控制、汽车电子、医疗电子、新能源、电机、通讯设备、数字功放、电源系统等领域。