據統計，中國社會老齡化現象越來越嚴重，老年人的醫療健康問題也越發顯得重要，其中發病率較高的慢性病依次為高血壓、糖尿病、慢性支氣管炎肺氣腫、關節炎等。如何保證老年人家居生活的健康，提高晚年生活質量，降低他們的護理費用，是一個非常值得關注和有意義的問題。市場上出現的復合參數監護儀等便攜醫療設備能為醫學臨床診斷提供重要的病癥信息，可實時檢測人體的心電信號、心率、血氧飽和度、血壓、呼吸頻率和體溫等重要參數，實現對各參數的監控、報警、存儲和傳輸，具有檢測參數多，設計緊湊，體積小巧，攜帶方便等特點。其既可用于病房，也可用于室外，可以定時、連續、長時間地檢測病人的重要生命特征參數。它在保障病人的生命安全方面具有重要的臨床使用價值。
便攜式醫療設備的降生之初就對體積有著嚴格的要求——要求設備的內部器件盡量的小巧和實用。然而，電源作為醫療設備的關鍵器件，傳統的變壓器線性電源由于體積過大，已經不能滿足市場的需求。醫療專用的模塊電源由于采用PWM開關控制模式，而極大地降低了變壓器的體積，并使電源的效率得到了極大的提升，這對于采用鋰電池供電的便攜式醫療設備提升續航時間來說無疑是至關重要的。
本文重點介紹便攜式醫療設備的電源解決方案。
產品介紹
便攜式醫療設備一般的供電電源有兩種。第一種是直接從市電取電220VAC輸入，輸出為常規直流電壓(例如12V輸出)——此類應用是最常見的采用電源適配器的方式。這類電源價格便宜，技術簡單成熟，應用廣泛，但是體積較大，有時候一個適配器甚至比醫療設備的體積還大。還有一種方案是采用模塊電源，將其直接內嵌入醫療設備內部，使之美觀且方便實用，例如金升陽公司的LD系列AC-DC電源。
圖1：LD系列AC-DC電源的原理框圖。
LD系列產品選用了安森美半導體公司的PWM控制芯片設計。該芯片功能十分強大，只需要外接少數元件就能構成完整的開關電源，因而極大地簡化了產品的設計，使得整個模塊電源更加小巧、更加緊湊。同時，該芯片的待機功耗非常低，從而使得模塊電源本身能夠符合美國能源之星和歐洲藍天使標準，其在空載狀態下同時能達到國際能源機構(IEA)最新建議的要求。該產品原理框圖見圖1。
該系列產品嚴格按照醫療電源的要求設計。在安規設計上，輸入和輸出之間的距離均達到8mm以上，輸入和輸出之間耐壓達到4000VAC/min。輸入對輸出的漏電流也很小，完全符合IEC60601的安規要求。在EMC方面，人們也越來越關注，世界各國和組織對電子產品的相關限制也做出了相應規定。比較典型的標準包括：美國聯邦通信委員會(FCC)規則及條例第15部分，國際電工委員會中TC77的IEC61000部分，國際無線電干擾特別委員會(CISPR)的CISPR11，歐盟的EN55011，以及中國的GB4824(工業、科學和醫療(ISM)射頻設備電磁騷擾特性的測量方法和限值)。該產品的EMC測試標準與結果見表1。
表1：EMC測試標準與結果。
便攜式設備的另一種電源需求為直流電壓轉換(例如12V隔離轉5V)。其應用于生物體信號的監測采集或者通信隔離，例如監測人體心臟電位變化的ECG設備。因為醫療設備與人體直接接觸，所以需要電源網絡與人體之間具有非常良好的隔離，對于漏電流的要求非常高，例如金升陽G\H系列定壓輸入高隔離非穩壓電源。
該系列電源隔離電壓高達6000VDC，絕緣電阻1000MΩ，它具有超低的隔離電容(<10pF)，漏電流極低，已通過醫療IEC60601認證。該系列產品的特別之處在于，其變壓器的設計需要根據便攜式醫療設備在低壓SELV應用場合應符合功能絕緣的要求而設計。產品內部結構如圖2所示。
圖2：G/H系列醫療專用電源的內部結構圖。
作為二次電源，G\H系列電源產品的變壓器使用漆包線做基本絕緣，塑膠磁芯蓋作為擋墻，產品內部充分灌封了樹脂，以起到各電氣部分的介質絕緣以及散熱作用;同時，該系列產品增加了爬電距離，以進一步加強產品的絕緣特性。產品的電氣間隙和爬電距離如表2所示。
表2：電氣間隙和爬電距離。
