靜電放電實(shí)驗(yàn)桌防護(hù)及整改措施

     靜電放電實(shí)驗(yàn)桌防護(hù)及整改措施

    1 緒論
    食品監(jiān)督管理局對(duì)有源醫(yī)療器械的監(jiān)管越發(fā)重視,為保證有源醫(yī)療器械在日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中能正常工作并不對(duì)周圍環(huán)境中其他電子電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,需要符合醫(yī)療器械產(chǎn)品電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求。
    2012 年 12 月 17 日,食品監(jiān)督管理局發(fā)布* 74 號(hào)公告圖1.1所示,要求自 2014 年 1 月 1 日起實(shí)施YY 0505—2012《醫(yī)用電氣設(shè)備 * 1-2 部分:安全通用要求 并列標(biāo)準(zhǔn):電磁兼容要求和試驗(yàn)》醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),自此電磁兼容成為醫(yī)療器械型式檢驗(yàn)中的強(qiáng)制檢驗(yàn)項(xiàng)目, 所有二類、三類有源滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求。
    圖1.1 食品監(jiān)督管理局發(fā)布* 74 號(hào)公告
    該文主要針對(duì)靜電放電放電抗擾度試驗(yàn)從測(cè)試原理、目的、儀器、試驗(yàn)方法、放電點(diǎn)位置做一詳細(xì)說(shuō)明,總結(jié)靜電放電可能對(duì)設(shè)備造成的后果并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行解析,給出一些常見(jiàn)的整改措施并結(jié)合現(xiàn)狀提出一些對(duì)未來(lái)的展望。
     
    2 電磁兼容知識(shí)簡(jiǎn)介
    2.1電磁兼容定義
    電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility, EMC):標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4365-2003《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對(duì)電磁兼容所下的定義為“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁的能力”,該定義包含了兩部分內(nèi)容,一是**,即設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)不對(duì)外界造成不能承受的電磁;二是抗擾度,即設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)能承受其所在環(huán)境內(nèi)的電磁。
    在有源醫(yī)療器械領(lǐng)域,現(xiàn)行有效的電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)是 YY 0505-2012,其中關(guān)于抗擾度的試驗(yàn)方法,基本都是參考的GB/T 17626系列標(biāo)準(zhǔn)。其基本思路是,使用發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào),通過(guò)特定的路徑與被測(cè)設(shè)備耦合,觀察被測(cè)設(shè)備(Equipment Under Test, EUT)的表現(xiàn)從而判斷試驗(yàn)結(jié)果是否符合要求。
    2.2何為靜電放電
    在 GB/T4365-2003《電工術(shù)語(yǔ) 電磁兼容》中,對(duì)ESD定義如下:“具有不同靜電電位的物體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移”。針對(duì)電氣和電子設(shè)備,依據(jù)我國(guó)目前現(xiàn)行有效的 GB/T 17626.2-2018《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)》,通過(guò)建立通用和可重現(xiàn)的基準(zhǔn),來(lái)評(píng)估設(shè)備受到靜電放電干擾時(shí)能否保持基本性能。在實(shí)際測(cè)試中,采用靜電放電發(fā)生器,模擬放電現(xiàn)象[1]。
    2.3靜電放電的干擾機(jī)理
    靜電放電其實(shí)是一種自然現(xiàn)象。兩種不同的材料相互摩擦?xí)r,由于介電強(qiáng)度不同,就會(huì)產(chǎn)生靜電電荷。當(dāng)其中一種材料上的靜電電荷積累到程度,在與另一個(gè)物體接觸時(shí),就會(huì)擊穿其間介質(zhì)通過(guò)這個(gè)物體到大地的阻抗形成通路而進(jìn)行放電。人體放電模型簡(jiǎn)圖,見(jiàn)圖2.1。
    圖2.1 人體放電模型簡(jiǎn)圖
    其中,在考慮了人的身高體型差異、與接地平面的接近程度等因素之后,人體電容的典型值為 60~300 pF,而 150 pF 為常用的平均值。
    放電電阻Rd代表了從人體手部接觸端到接收設(shè)備靜電放電的壞情況下的阻抗,典型值為 330 ?。充電電阻Re取50~100MΩ。
    為了模擬EUT使用過(guò)程中有可能遇到的靜電現(xiàn)象,GB/T 17626.2-2018 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的靜電放電測(cè)試,分為直接放電和間接放電兩種方式。間接放電的原理是在空間范圍內(nèi)產(chǎn)生*強(qiáng)度的靜電場(chǎng),通常采用的試驗(yàn)方法為對(duì)水平耦合版和垂直耦合板在距離EUT0.1m處進(jìn)行放電,檢測(cè)EUT在該靜電場(chǎng)中是否能正常工作。直接放電分為接觸放電和空氣放電,通過(guò)將靜電電荷直接施加到設(shè)備表面的方式,檢測(cè)EUT是否能正常工作[2]。
    2.4靜電放電的試驗(yàn)步驟
    靜電放電試驗(yàn)所需設(shè)備:靜電放電發(fā)生器 絕緣桌 HCP&VCP 參考接地板GRP,如圖2.2所示。
    圖2.2 靜電放電試驗(yàn)所需設(shè)備
    試驗(yàn)步驟:
    (1)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室的氣候條件和電磁參考環(huán)境:氣候條件應(yīng)滿足大氣壓力范圍為86kpa~106kpa,環(huán)境溫度為15℃~35℃,相對(duì)濕度為30%~60%,電磁環(huán)境應(yīng)能保證EUT設(shè)備正常運(yùn)行且不影響測(cè)試結(jié)果。
    (2)預(yù)確認(rèn)設(shè)備的正常運(yùn)行:即對(duì)EUT進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試和試運(yùn)行,確保EUT可以正常運(yùn)行,同時(shí)確認(rèn)試驗(yàn)等級(jí)??紤]到實(shí)際安裝和使用的場(chǎng)所在醫(yī)院,環(huán)境濕度30%~60%且為受控電磁環(huán)境,故試驗(yàn)等級(jí)宜選擇3級(jí),同時(shí)應(yīng)考慮專標(biāo)要求(圖2.3所示),如輸液泵, 考慮其應(yīng)用為生命支持設(shè)備, 且與人體接觸的頻率較高,專標(biāo)中規(guī)定還應(yīng)符合接觸放電 ± 8kV、空氣放電± 15kV[2]。
    圖2.3 試驗(yàn)等級(jí)對(duì)照表
    如果試驗(yàn)布置出現(xiàn)問(wèn)題,比如不易察覺(jué)的發(fā)生器故障或是耦合路徑不通,則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)沒(méi)有施加到 EUT 上,出現(xiàn)“陰性”的,從而對(duì)實(shí)驗(yàn)室出具的造成較大的影響。
    除去靜電放電形成的輻射場(chǎng)影響外,靜電釋放的路徑主要為 ESD 發(fā)生器 - 放電電極 -EUT 上的測(cè)試點(diǎn) - 放電回路電纜/470kΩ 泄放電阻 - 接地參考平面,示意圖,見(jiàn)圖 2.4。
    圖2.4 靜電釋放路徑示意圖
    通過(guò)研究 ESD 發(fā)生器的原理,其輸出波形參數(shù)不易發(fā)生變化,可能失效的是電壓未傳送至放電電極以及路徑中的電纜、電阻的損壞松脫[3]。標(biāo)準(zhǔn)建議主要驗(yàn)證的也正是釋放路徑是否接通,給出的驗(yàn)方法是將 ESD 發(fā)生器設(shè)置為高低不同的電壓,觀察對(duì)耦合板空氣放電時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生火花,同時(shí)高電壓時(shí)產(chǎn)生的火花應(yīng)比低電壓時(shí)大,是一種簡(jiǎn)單、有效、直觀的方法。為了避免“陰性”結(jié)果,可在每次試驗(yàn)前進(jìn)行上述方法驗(yàn)證。
    (3)確定好EUT所有試驗(yàn)點(diǎn),分類歸屬,行接觸放電,然后進(jìn)行空氣放電,后進(jìn)行間接放電,對(duì)于空氣放電試驗(yàn),試驗(yàn)按照附錄A規(guī)定的試驗(yàn)等級(jí)逐級(jí)實(shí)施,對(duì)于接觸放電試驗(yàn),只需按照規(guī)定的試驗(yàn)等級(jí)實(shí)施。
    圖2.5放電要求
    (4)選擇好電極頭(空氣放電為圓頭,接觸放電為尖頭),確認(rèn)靜電的正負(fù)極性和接地是否正確。
    (5)打開(kāi)靜電放電發(fā)生器,選擇干擾方式,調(diào)整試驗(yàn)電壓和極性,確認(rèn)正確后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),EUT正常運(yùn)行,試驗(yàn)應(yīng)以單次放電的方式進(jìn)行,在預(yù)選點(diǎn)上至少施加10次以上試驗(yàn),為了確保充電完成,連續(xù)兩次放電時(shí)間間隔至少為1s,空氣放電先充電再迅速靠近EUT,接觸放電先接觸EUT后再放電,方向宜保持垂直于放電部位。
    (6)間接放電:對(duì)HCP和VCP進(jìn)行接觸放電,通過(guò)調(diào)整EUT來(lái)對(duì)HCP放電以保證EUT每個(gè)面都能進(jìn)行放電試驗(yàn);通過(guò)調(diào)整VCP位置來(lái)確保EUT每個(gè)面都能進(jìn)行放電試驗(yàn),VCP與EUT平行且保持0.1m距離[4]。
     


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  • 詞條

    詞條說(shuō)明

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