病人和醫(yī)護(hù)人員的安全是醫(yī)療電子設(shè)備的重中之重，然而電子設(shè)備的效率等其他因素也至關(guān)重要。安全和效率這兩個(gè)因素對DC/DC電源技術(shù)提出了相互沖突的需求。醫(yī)療級增強(qiáng)型隔離所需的更高的隔離間隙和爬電距離會(huì)導(dǎo)致變壓器的磁場無法達(dá)到最佳耦合，因此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)失去寶貴的效率。RECOM工程師開發(fā)了一種可以規(guī)避這種不足的新變壓器概念。最近推出的“Re3-inforced”轉(zhuǎn)換器具有高達(dá)6W的額定功率，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器相比，可提供顯著提高的隔離電壓等級和效率。
對于工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用，工業(yè)級隔離通常就足夠了。在這些應(yīng)用中，變壓器的初級和次級繞組互相重疊纏繞。因此內(nèi)部磁場呈現(xiàn)理想的疊加狀態(tài)——這是實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率所必需的特性。然而，這種設(shè)計(jì)會(huì)降低安全性，因?yàn)閮蓚€(gè)繞組僅通過各自的漆包線漆膜進(jìn)行隔離。在理想狀況下，漆膜可以輕松地承受幾千伏的測試電壓。但是制造過程中產(chǎn)生的損壞或者由于老化引起的損壞最終會(huì)導(dǎo)致初級繞組和次級繞組之間發(fā)生短路。這類故障在工業(yè)電子領(lǐng)域會(huì)引發(fā)設(shè)備故障——而在醫(yī)療電子領(lǐng)域，這類故障會(huì)給病人和醫(yī)護(hù)人員帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。
UL 60601規(guī)定“增強(qiáng)型”隔離的限制
在設(shè)計(jì)用于醫(yī)療應(yīng)用的設(shè)備時(shí)，開發(fā)工程師必須熟悉IEC 60601的具體規(guī)定。各個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)已和針對歐洲市場的EN60601或針對美國市場的UL60601一致。這兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)在范圍上類似，但是只有獲取美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所(Underwriters Laboratories)認(rèn)證的部件才能貼上UL標(biāo)志。
醫(yī)療級DC/DC轉(zhuǎn)換器的基本電氣安全要求是這些轉(zhuǎn)換器的隔離屏障能通過標(biāo)準(zhǔn)和故障電壓的測試而不失效。由于大多數(shù)醫(yī)療應(yīng)用都采用干線供電，因此一般可接受的最小隔離電壓為持續(xù)的264VAC，這相當(dāng)于持續(xù)時(shí)間為一秒的1600VDC的隔離測試電壓。除能耐受隔離測試電壓之外，UL還規(guī)定了滿足各種隔離等級的最小爬電距離(走線距離)和隔離間隙(電弧距離)。圖2摘自標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)布的表。需要注意的是，該表中規(guī)定的電壓為標(biāo)準(zhǔn)情況輸入電壓，而不是最差故障情況隔離電壓。
隔離電壓和隔離等級的區(qū)別往往容易造成混淆。采用24VDC供電的醫(yī)療級DC/DC轉(zhuǎn)換器必須能夠耐受至少1600VDC/1秒的隔離測試電壓，但是0.5mm的隔離間隙和1mm的爬電距離已經(jīng)足夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。隔離等級的選擇在于用戶。
圖2：此表顯示UL規(guī)定的與輸入電壓對應(yīng)的隔離間隙和爬電距離值。增強(qiáng)隔離的值約比基本隔離值高三倍。
