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我与TI不得不说的故事TI的1S07520数字隔离器是解决心电图前端配置安全隔离的有效选择
720457 | 2011-11-17 10:54:14    阅读:2601   发布文章

有效选择

现代医疗设备是由各类电子电器部件构成,它们均存在一个受浪涌电击或漏电的问题,这对于直接接触和使用设备的患者或医务人员来说是一个巨大的危险,稍有不慎就会随时随地生命受到伤害。当今电子医疗系统是使用隔离器来保护操作人员、病人或系统本身的安全。因为人员安全最关键的方面之—是最大限度地降低流经患者的漏电流,包括AC电流。对于交流供电的医疗电子系统来说,其安全标准是要求电流隔离,以保护病人和操作员免于触电危险。这是由于导体直接连接仪器和病人,其上面附着的液体和凝胶更增加了触电风险;因此用于这些系统的隔离技术与部件是电子医疗系统安全首选和关键。在正常工作时,ACDC漏电流合起来必须低于10µA。在正常情况下,来自患者所处环境之中的医疗系统部件或部件之间的接触电流不应超过100µA

由于隔离能将系统某个部件产生的噪声与另一个对噪声更敏感的部件隔离开来。凡需要安全性的应用场合,隔离器件都要受到像ULIEC等组织设立的标准约束,所适用的标准取决于具体应用。为此使用人员迫切希望彻底解决这后顾之忧,于是现代医疗设备如何正确选用安全隔离技术与器件的是一个重要问题。

应该说医疗领域与其它领域的区别在于隔离要求。隔离在这些医疗系统中起到关键作用,它必须是强健和可靠的,并且仅需较少空间和成本然而随着技术的发展,更小、更可靠和高性能隔离器件出现了,如单封装、多通道数字隔离器、AC电流感应器和隔离栅驱动器。这些隔离产品采用主流CMOS与USB技术,其COMS隔离产品与USB隔离器等是众多电子医疗系统的理想选择,与传统方案相比,提供了显著的优势,仅为光耦合器失效率的1/10。

我在解决心电图(ECG)心电图前端应用配置隔离器方案上经多次研制构建及试用,其中TI的1S07520数字隔离器是一种有效选择. 因为它能够提供5KV的隔离电压,符合Medical Applications for IEC 60601-1 (5KVrms Rated )标准.这可从1在心电图(ECG模拟前端应用1S07520数字隔离器配置架构看出。

 

1心电图(ECG模拟前端应用1S07520数字隔离器配置图

在图1中,来自设备差分放大器的模拟输出经过高通滤波器,然后通过串行ADC转换成数字格式。转换后的数据通过增强型(5kV)数字隔离器进入控制器进行处理。该数字隔离器每个通道都可进行高达150Mbps“无瓶颈”数据传输。如果采用并行多个ADC输出,则隔离功能可以使用少于4个的六通道隔离器实现(对于16位ADC而言)。

1S07520数字隔离器使用不断变化的电场来通过隔离层实现信息传输。电容器极板之间的材料是电介质绝缘体(二氧化硅),即隔离层,这种高性能的绝缘体具有很稳定的可靠性和耐用性以及抗磁干扰能力和抗瞬态电压能力。这种高效特性使得实现低功耗及低成本的集成式隔离电路成为可能。

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