Segunda parte del artículo técnico sobre las diferentes arquitecturas de alimentación escrito por Gary Bocock, Director Técnico de la compañía XP Power. En este capítulo se explican las diferentes soluciones de alimentación en electromedicina.
En dispositivos médicos BF y CF, el sistema de alimentación es un factor crítico a la hora de cumplir con el aislamiento, corriente de fuga y requerimientos EMC.
Para entornos de atención médica domiciliaria, se exige seleccionar un esquema de aislamiento donde no se requiera conexión a tierra, mediante la implementación de un sistema de aislamiento de clase II que es flotante, pero lo más importante es que debe seguir cumpliendo con los requisitos de las corrientes de fuga del paciente y de la carcasa a tierra. Ésta es una solución práctica de hasta 300 W, por encima de la cual los requisitos de EMC se vuelven cada vez más difíciles de gestionar.
La mayoría de las fuentes de alimentación AC/DC con homologación médica estándar no son las adecuadas para equipos con conexión directa a paciente por diversas razones:
- No tienen el aislamiento requerido de la salida a la tierra.
- No cumplen con los requerimientos de corriente de fuga de paciente.
- Si bien pueden tener los requeridos 2 x MOPP de entrada a salida, y 1 x MOPP de la entrada a tierra, la mayoría de estos modelos emplean aislamiento operacional de salida a tierra, a menudo con una capacidad nominal de alrededor de 500 VAC / VDC, cuando las aplicaciones de conexión a pacientes requieren un mínimo de aislamiento básico conectado a la red, donde el test de voltaje requerido es de 1500VAC y las distancias de fuga y de separación deben ser respetadas.
- La capacidad de aislamiento de entrada a salida es demasiado alta, lo que resulta en una corriente de fuga excesiva desde la salida a tierra.
Diferentes posibilidades para cada equipo
Una solución simple y económica, para equipos médicos conectados a paciente y de baja potencia, es emplear una segunda etapa de aislamiento, en forma de un convertidor DC-DC con certificado médico que proporciona tanto aislamiento básico al voltaje de la línea AC como minimizar la capacidad de entrada a salida (20 – 50pF), reduciendo la potencial corriente de fuga de paciente a un solo dígito de μA. Esta solución también cuenta para señales de entrada y salida de sistemas potencialmente de baja integridad, que se pueden conectar a equipos externos no controlados, como un PC o un monitor.
En el modelo simplificado de sistema de alimentación indicado debajo, el camino de la corriente de fuga de paciente se muestra con C4 y C5 en serie. C5 representa la capacidad de entrada a salida del convertidor DC/DC, que es muy pequeña y presenta una alta impedancia para reducir la corriente de fuga, independientemente del valor típicamente más alto de C4.
Los convertidores médicos DC-DC con salidas de 1 hasta 20 W están disponibles, con el aislamiento requerido de entrada a salida, y una muy baja capacidad, diseñados específicamente para estas aplicaciones a un precio muy competitivo y cumpliendo con las normativas estándar 60601. Cuando se utilizan conjuntamente con una AC/DC médica homologada, la corriente de fuga de paciente se puede reducir a niveles tan bajos como 2 μA, lo que la hace adecuada para su utilización en aplicaciones BF y CF. Cuando la alimentación de un DC/DC viene de una AC/DC regulada y la potencia requerida es menos de 2-3 W, se puede utilizar un módulo con salida fija, no regulada, resultando una solución efectiva y de bajo coste.
Los convertidores DC/DC con rango amplio de entrada, que ofrecen una salida controlada y regulada con un amplio rango de carga, con hasta 2 x MOPP de aislamiento y también una capacidad interna igualmente baja, también están disponibles para dispositivos portátiles con entrada DC o alimentados con batería.
Soluciones de alimentación en electromedicina para salidas múltiples
En dispositivos médicos que requieran diversas y múltiples salidas, y con contacto a paciente, la baja corriente de fuga proporcionada por el convertidor DC/DC adicional que puede ser tan baja como 2mA, crea una solución robusta y fácil de implementar para los requisitos de corriente auxiliar de paciente permitida y la corriente de fuga del paciente.
Cuando se requieren múltiples salidas en una AC/DC, la complicación se centra en la corriente de fuga a tierra que está limitada por la corriente de contacto SFC y hace que la utilización de múltiples fuentes no sea práctica. En este caso, puede ser necesaria una fuente de alimentación de AC/DC de salida múltiple.
Para sistemas de baja potencia, de 2 a 300 W, existen diversas fuentes médicas homologadas y con salidas múltiples, disponibles en formato abierto, en canal U, o, alternativamente, salidas extra montados en rieles, utilizando convertidores estándar, aislados o no aislados, alimentados desde una única salida de una AC/DC.
Para potencias mayores, están disponibles soluciones estándar configurables que suministran varias salidas con las homologaciones de seguridad médicas aprobadas por las diversas agencias, como las series fleXPower de la foto de debajo.
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