正如船只的設計將決定其在水上運動中的用途一樣,電子產品的設計方式也將決定它們是否可用于醫療應用。具體來說,有一些電磁干擾(EMI)標準必須經過測試才能滿足醫療設備的電磁兼容性(EMC)要求。保持醫療設備不受其他電子設備(例如手機)的操作干擾非常重要,這些標準確保了這一點。以下是有關醫療設備的EMI和EMC標準的更多信息,以及這將如何影響您設計和制造醫療設備印刷電路板。
醫療設備的EMI / EMC標準是什么?
電子醫療設備和系統中EMI和EMC的主要標準是IEC 60601-1-2。這是一系列通用標準,旨在定義在存在電磁干擾的情況下醫療電子設備的基本性能和安全要求。作為美國食品藥品監督管理局(FDA)提交要求的一部分,您需要由認可的實驗室根據IEC 60601-1-2要求對設備進行測試。
還建議醫療設備制造商在設計中應用針對汽車和救護車的EMI輻射和抗擾性要求。取決于應用,制造商還應考慮通用航空和醫用直升機以及鐵路環境的EMI標準。這些要求可在以下標準中找到:
lCISPR 25
lISO 7637-2
lISO 7137
lRTCA DO-160
lEUROCAE ED-14
醫療設備制造商在設計中應遵循的另一個標準是用于無線系統設備共存的ANSI C63.27。這可以控制具有彼此靠近的RF發射器的醫療設備(例如手機,Wi-Fi和生物遙測技術)的正確操作。
遵循這些標準的目的是設計您的醫療設備印刷電路板,以通過FDA提交的IEC 60601-1-2測試。為此,您需要確保在設計中納入良好的EMC規范。
防止EMI的PCB設計技術
有很多不同的設計技術可以控制PCB設計上的電磁干擾,從而使其與醫療設備標準兼容。其中一些包括以下內容:
l多層堆疊:為了最好地屏蔽高速傳輸線,最好在多層板上使用帶狀線層配置。通過在地平面之間路由敏感走線,您將能夠減少與其他層上的信號發生寬邊串擾的可能性,并限制布線產生的輻射。
l旁路電容:將這些電容器靠近電路板上有源組件上的每個電源引腳放置。這些電容為正在開關的IC緩沖電流,從而減少了從整個電路板上快速吸收尖峰電流的需求。
l隔離不同的電路:在模擬電路和數字電路之間保持隔離很重要,以防止一個電路影響另一個電路。您還需要確保電路的每個區域都有自己的專用接地層。這些接地點可以全部連接在一起,但是您希望最大程度地減少數字返回路徑最終穿過模擬接地層的機會。
l最小化走線長度:長的走線可能會無意間產生會輻射噪聲的天線。對于信號完整性而言,保持整個信號路徑與驅動器之間,通過其組件之間的距離并在其終止時盡可能短也是很重要的。您必須避免延長必須匹配其長度的信號的走線,但要使所有其他走線盡可能短。
l接地平面:除了帶狀線配置和用于電路不同區域的單獨平面的優點之外,接地平面還可以幫助屏蔽敏感電路。在有噪聲的元件周圍使用金屬區域填充以及縫合過孔可以幫助控制EMI。但是請記住一個警告:如果必須將內部平面劃分為不同的接地或電壓,則切勿通過敏感信號越過該平面劃分。信號的返回路徑在試圖通過分離平面返回源時會產生很多噪聲。
這些是您可以將EMI控制設計到PCB中的一些方法,還有許多其他方法可能對您的特定應用有所幫助。
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