一、醫療電子電源設計面臨的挑戰

由于醫療設備高度依賴復雜的電子系統，因此也面臨著電子電路普遍存在的各類問題，例如元件損耗、電氣噪音干擾以及環境應力影響等。此外，醫療設備還需應對醫療領域特有的挑戰，如遵守嚴格的醫療設備安全標準，符合 IEC60601及其他醫療安全標準、設備滅菌需求，以及在關乎生命的關鍵應用場景中對設備持續可靠性的高要求。

1、電氣挑戰

將電源系統集成到醫療設備中，會帶來通用電子設備中不存在的獨特電氣挑戰。高可靠性與持續可用性至關重要，許多醫療設備需 24 小時不間斷運行，無法承受意外停機，尤其是在一些生命支持類或關鍵任務型醫療應用場景中。對于生命關鍵型應用，備用電源至關重要，這需要瞬時切換到電池或不間斷電源(UPS)以防止運行中斷。

此外，電源系統必須產生極低的噪音并將電磁干擾(EMI)降至最低，以確保精密的監護設備能正常工作。醫療設備電源必須符合全球安全、電磁兼容性(EMC)和性能要求，能適應各種輸入電壓。

2、機械挑戰

為了在有限的內部空間確保電源設計緊湊且堅固，同時不能影響性能或安全性，醫療設備電源系統還要面對機械設計方面的挑戰。在便攜式和可穿戴醫療設備中，減輕重量對于提高可用性、減少疲勞以及保障患者的行動能力至關重要。因此電源系統小型化是必然趨勢。

而散熱管理是另一個需要關鍵考量的因素，因為小型外殼可能會積聚熱量，這些熱量必須安全散發，同時不能增加噪音、導致組件故障的風險或導致患者不適。

3、環境挑戰

醫療設備中的電源系統必須能在各種環境條件下可靠運行。包括對不同溫度和濕度的耐受性，這些因素會影響設備的性能和組件的使用壽命。對于移動、現場部署或應急使用的設備，抗振動、抗機械沖擊以及抗操作沖擊的能力同樣必不可少，這樣才能保證穩定的電力供應并防止內部損壞。

4、安全標準

醫療電源必須符合IEC 60601-1等國際標準，它規定了醫用電氣設備的一般安全和基本性能要求，涵蓋了許多電氣方面的挑戰，包括隔離、漏電流限制和容錯能力，同時也對機械完整性和環境耐久性提出了要求。諸如IEC 60601-1-2之類的配套標準則對電磁兼容性(EMC)做了相關要求，確保設備能可靠運行，既不產生電磁干擾(EMI)，也不受其影響。

二、電感器在醫療電源中的主要應用及需求

電感器在醫療電子設備中發揮著至關重要的角色，其中，電源管理是電感器最基礎也最重要的應用。其應用主要如下：

1、開關電源和DC-DC轉換器：電感是開關電源的核心元件，與開關管和電容配合，用于儲能、濾波和電壓轉換。無論是大型成像設備（如CT、MRI）的主電源，還是便攜式設備（如監護儀、輸液泵）的電池管理電路，都離不開功率電感。它們能高效地將交流電轉換為設備所需的各類直流電壓，或進行直流電壓的升降壓轉換。

醫療設備電源應用原理圖

2、噪聲濾波與電磁兼容：醫療設備對電磁干擾（EMI）非常敏感，同時設備自身產生的噪聲也不能干擾其他設備。磁珠和共模電感被廣泛用于電源輸入端和關鍵電路節點，濾除高頻噪聲，確保設備符合嚴格的電磁兼容性（EMC）標準（如IEC 60601-1-2）。

由于應用場景的特殊性，應用于醫療設備電源中的電感器比普通消費級電感有更高電氣性能要求，其需求主要體現在以下方面：

? 高可靠性：醫療設備關乎生命安全，必須確保在設備壽命期內穩定工作，要求故障率極低。

? 低噪聲：低噪音設計，防止電源噪聲干擾內部敏感的模擬電路（如心電圖、腦電圖放大器等）

? 高效率：采用低損耗磁芯材料，減少電感損耗和發熱，尤其對植入式和便攜式設備至關重要，可延長電池續航。

? 磁屏蔽結構：使用磁屏蔽結構電感，防止醫療設備中各類元器件磁場泄露，避免干擾周邊電路或設備。

? 符合安規標準：電感器（尤其是隔離變壓器）需要符合醫療安規標準，確保足夠的爬電距離和電氣間隙。

總而言之，電感器是醫療設備電源系統的“心臟”和“凈化器”，既負責高效的能量轉換，又確保電源的純凈和安全，是滿足醫療設備高標準、嚴要求不可或缺的核心元件。

三、醫療電子電源電感解決方案

如上所述，電感器在醫療電源系統中發揮著重要的作用，需滿足醫療電源設備的高要求，因此在進行產品選型的時候，需要考慮其高可靠性、低噪聲、高效率及抗EMI性能等。

科達嘉電子作為行業領先的磁性元件技術供應商，20多年專注于磁芯材料的研發、線圈和電感的設計優化，并與醫療電源工程師緊密合作，為醫療電子領域提供高價值的產品，為客戶選擇正確的磁性元件提供技術支持。科達嘉自主研發制造了大電流電感、一體成型電感、共模電感多個系列的電感產品，且已被廣泛應用于超聲波檢測儀、血液分析儀、呼吸機、血壓儀、康復機器人等醫療設備及部件中。