醫療產品TYPE-B傳輸的靜電問題案例分析

一、前言

雖然醫療器械在我們日常生活中一般接觸不到，但是它們在工作過程中一定要確保穩定運行，工作準確，時效性高。所以這些醫療產品在上市之前，都需要通過嚴厲的EMC測試，通過認證后才能在醫院使用。

二、實際案例分享

某醫療器械公司藥物鑒定系統產品，該產品可對某些藥物進行種屬鑒定分析。成品使用專（）利的圖像采集技術，自動對鑒定結果進行分析判讀，并自動生成檢驗報告單。

1.靜電現象：

（1）對TYPE-B端口外露金屬部位做空氣放電±8KV和接觸放電±4KV測試，導致醫療設備與電腦的通信斷開，需要對醫療設備進行重新上電以及對電腦軟件重新啟動才能正常使用，屬于等級C；

（2）對220V交流電輸入口做空氣放電±8KV測試，導致醫療設備與電腦的通信斷開，需要對醫療設備進行重新上電以及對電腦軟件重新啟動才能正常使用，屬于等級C。

2.工作原理：電腦通過TYPE-B線連接醫療設備的轉接板轉成USB數據，再把USB數據傳輸到主板，通過主板控制醫療設備的電機轉動以及其它功能。

如上圖所示為TYPE-B轉USB轉接板的其中一個螺絲孔位置，這個位置連接TYPE-B外殼地并通過螺絲連接到設備內部大面積地，這個地與TYPE-B轉USB板子的內部地做了隔離處理。理論上這樣設計在機器測試端是沒有問題的，但是實際上靜電測試時，板子做了分地處理，螺絲的接地阻抗過大，導致靜電并不能通過螺絲泄放到地上，而是往電腦端回流，導致除了電腦與設備斷開連接，電腦與鼠標也斷開連接。

3.整改措施

（1）如上圖所示，將TYPE-B的插接口外殼地與TYPE-B轉USB轉接板內部信號地進行連接，再通過四個金屬螺絲和產品外殼進行搭接，改變靜電泄放路徑。

【理論分析】：

初始狀態下，醫療設備電路板地層不完整，導致地阻抗過高，靜電正常情況下會流向低阻抗回路，所以導致靜電從TYPE-B接口流向電腦HUB，把電腦HUB電壓抬高，導致連接HUB的設備不識別（靜電流向圖如上圖紅色部分），所以我們通過增大醫療設備電路板的接地面積，降低醫療設備地阻抗，使靜電不再流向電腦HUB，而是流向醫療設備內部大面積地（靜電流向圖如下圖紅色部分）。

（2）在轉接板的接口TYPE-B的引腳VUSB_5V以及D2-和D2+分別對地接入一個靜電抑制器TEVC0R5V05B1X，降低靜電對設備內部電路影響。

（3）在24V電源與地接入一個大電流共模濾波器TLDCM5030-2-501YF，避免靜電耦合到24V直流電源電纜，影響主板通信。在將共模電感設計進電路的時候，我們需要注意共模電感下的地層需要掏空，濾波電路的輸入、輸出之間要做好隔離，共模電感才能達到很好的濾波作用。（具體可以參考上圖設計）

4.整改結果

對TYPE-B接口處空氣放電±8KV和接觸放電±4KV，以及220V交流電輸入口空氣放電±8KV，產品工作正常，沒有異常現象，達到等級A，可以通過測試。

三、總結

醫療器械的設計以及是如何檢測的我們并不清楚，但是關于EMC方面的測試整改，尤其是在靜電整改方面，我們最關心的是硬件設計和走線合理性以及如何防止靜電進入芯片造成的影響，這個才是整改EMC問題的關鍵點。