医疗级AC－DC电源：多种外形尺寸、插头选择简化了设计

作者： Bill Schweber

在设计交流供电型医疗产品时，除了常见工程挑战外，还面临一个独特的电源问题。您的线路操作 AC-DC 电源（也称为电源转换器）必须满足严格的安全规定，而不是非医疗设计所要求的。您还必须确保这种电源在各种故障模式下仍能保持安全。

幸运的是，这些转换器的电源选择范围越来越大，您可以从各种不同的外形尺寸、线路插头和额定功率方面选择合格的医疗电源。

这些转换器符合 ANSI/AAMI ES60601-1（美国）和 IEC/BS EN/EN60601-1（欧盟）标准以及通常的非医疗标准。在这些转换器满足的具体要求中，包括两种病人保护方式 (2×MOPP) 和 100 µA 左右的漏电流。这些都是超出一般电源安全和效率标准的要求。

在许多情况下，设计电源时必须采用 II 类 AC 插头配置，尽管缺少第三个接地插针（插片），但仍能确保安全。这与有接地连接的 I 类插头截然不同。之所以需要 II 类插头，是因为许多双插片 AC 插座仍在使用。此外，即使插座是三插头接地型，实际接地连接也可能不存在或存在故障。

您可以选择开放式内置机箱电源或外置式壁插适配器。有时，最佳选择是显而易见的，因为大多数壁插适配器的最大额定功率为 50 W，这使得开放式电源成为大功率设计中唯一可行的选择。在其他情况下，则需要权衡利弊，或根据具体应用来决定。

开放式电源

内置电源适用于必须是完整的单箱解决方案的产品。虽然在内部添加电源会增大设备尺寸，但对于包括透析机、牙科椅、电床或流体泵在内的应用来说，通常是可以接受的。

当需要不同的、完全独立的电源轨时，也可以使用内置电源，而不是使用具有多个输出的单电源。在这种情况下，电源可能会有不同的开/关情况，或具有较大的额定电压和电流范围。

MEAN WELL 的“绿色 RPS 系列中的开放式转换器达到了医用级别。这些设备的输出电压从 5 V 到 48 V 不等，功率范围为 30 W 到 500 W。

该系列的代表产品是 RPS-120S-24，这是一款 24 V、120 W 印刷电路板（PC 板）转换器，占地面积仅为 2 × 3 英寸 (in.)（图 1）。该转换器的输入电压为交流 80 V 至 264 V，满载效率高达 94%，具有不到 0.3 W 的极低空载功耗。该转换器可用于 I 类和 II 类系统安装，具有低于 150 µA 的极低漏电流。

图 1：RPS-120S-24 电路板转换器尺寸仅为 2 × 3 in.，但功率高达 120 W，且效率高，空载耗散低。（图片来源：MEAN WELL）

壁插式适配器

壁插式电源装置可减少系统的体积和重量，使得包装和使用更灵活。在许多情况下，这种适配器并不提供主要工作电源，而是用于为内部电池充电。这样，系统就可以被带到现场，而无内部 AC-DC 电源的负担。此外，即使不是便携式系统，由于电源可以放置在 AC 电源插座上，因此占用的桌面或工作台空间也较少。

壁插式适配器的另一个好处是，能为系统隔离 AC 线路上的高电压，从而简化了认证过程，因为系统内部只有安全的低压直流电。请注意，这就为什么许多低成本、非便携式、无电池型消费类产品现在都使用外置适配器。相比之下，由于电线和元件外露，内置开放式电源通常需要增加物理保护，如屏蔽网或屏蔽层。

MEAN WELL 提供的适配器额定功率在 30 W 到 60 W 之间，输出电压为 5 V 到 48 V，且采用固定插头。固定插头是指 AC 插头直接安装在适配器本体上，无需外接 AC 电缆，从而节省了成本并更有效地利用了空间。

MEAN WELL 的 GEM60I 系列产品，如 9 V 60 W 的 GEM60I09-P1J（图 2），具有可互换的 AC 插头，适用于欧盟、美国、英国和澳大利亚（插头套件单独出售）（图 3）。

图 2：GEM60I 系列中的这款壁插式转换器具有可互换的本体安装式 AC 插片，可满足不同地区的要求（图片来源：MEAN WELL）


图 3：GEM60I 适配器提供四种可配置插片，以满足澳大利亚、英国、欧盟和美国的 AC 插头模式。（图片来源：MEAN WELL）

相比之下，MEAN WELL 的 GSM60E 系列有采用欧盟专用插头，GSM60U 系列采用美国专用插头。这些插头不能拆卸或互换，是适配器的组成部分。

这些 II 类设备的通用输入电压为交流 80 V 至 264 V，漏电流低于 100 µA，空载功耗低于 0.15 W。这些设备符合所有医疗和其他监管标准要求，采用 UL 94V-0 级阻燃外壳。

结束语

如果您正在设计医疗系统，现在有多种不同外形尺寸的 AC-DC 转换器可供选择，它们都能满足众多的监管要求。通过选择具有所需电压、电流和额定功率的 MEAN WELL 电源，以及针对应用经过优化的外形尺寸，您就可以把精力投向其他设计功能，以提供与众不同的最终产品。