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Soluciones de alimentación para equipos de electromedicina

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En esta segunda parte del artículo técnico escrito por Gary Bocock, Director Técnico, XP Power sobre los dos enfoques para los sistemas de alimentación en los equipos médicos conectados al paciente mencionamos las distintas posibilidades y soluciones de aliemntación para equipos de equipos de electromedicina.

Una solución simple y de bajo costo para estos sistemas de alimentación de baja potencia es emplear una segunda etapa de aislamiento, en forma de un convertidor médico DC/DC, y que proporciona un aislamiento básico a la tensión de red y una capacidad minima de entrada a salida (20 – 50 pF), reduciendo la potencial corriente de fuga a paciente a μA de un solo dígito. Esta solución también tiene en cuenta las señales de entrada y salida del sistema que puedan conectarse a equipos externos no controlados, como un PC o un monitor.

Soluciones de alimentación para equipos de electromedicina
Figura 1: Fuente médica con segunda etapa de aislamiento utilizando un convertidor DC/DC .

Soluciones estándar homologadas para equipos de electromedicina

Los convertidores DC/DC de 1 a 20 W están disponibles fácilmente con el aislamiento requerido entrada-salida y una capacidad interna muy baja, habiendo sido diseñados para estas aplicaciones a un precio competitivo. Cuando se usan junto con una fuente de alimentación médica estándar, pueden reducir la corriente de fuga al paciente a niveles tan bajos como 2 μA, que son los adecuados para aplicaciones Tipo BF y CF. Cuando la alimentación del convertidor DC/DC viene de una fuente regulada AC/DC , se puede utilizar un convertidor de entrada fija y semi-regulada, lo que la convierte en una solución muy rentable. Los convertidores DC/DC con un rango de entrada amplio, una tensión de salida muy controlada y una variedad de diferentes cargas, con aislamiento de hasta 2 x MOPP y una capacidad interna igualmente baja, también están disponibles para aquellos equipos con entrada de tensión DC o equipos portátiles con baterías.

Figura 2: Series JHL y JHM de XP Power.
Figura 2: Series JHL y JHM de XP Power.

En equipos de electromedicina de mayor potencia, tales como equipos médicos quirúrgicos o dispositivos accionados por motor, no es deseable emplear una etapa de aislamiento adicional. Esto se debe a la escasa disponibilidad de dispositivos, que tengan un adecuado aislamiento, alta potencia y la ineficiencia de la doble conversión de energía. En estas aplicaciones, se requiere una fuente de alimentación diseñada con el necesario aislamiento, separación y corriente de fuga a paciente.

Como estas son aplicaciones típicamente BF más que CF, el requisito de corriente de fuga a paciente es menos estricto (100 uA en vez de 10 uA) y existen un gran número de fuentes estándar disponibles que permiten el contacto a paciente en aplicaciones BF. La nueva serie de XP Power de 250 W, Tipo-BF, CMP250, es un buen ejemplo, cumpliendo con los requisitos de aislamiento y corriente de fuga. Tiene además los beneficios de no necesitar ventilación forzada (ventilación por convección), eliminando así ventiladores ruidosos en el equipo, y hasta dos veces la potencia de pico durante un minuto para aplicaciones con motor, tales como equipos para rebajar huesos, herramientas quirúrgicas, mesas, camas y sillas accionadas electricamente.

Figura 3: Fuente CMP250 de XP Power
Figura 3: Fuente CMP250 de XP Power

Esta combinación de aislamiento alto y corrientes de baja fuga presenta sus propios desafíos a la hora de diseñar una fuente AC/DC. El requisito de espaciado interno en el lado secundario se incrementa considerablemente, y debe implementarse teniendo en cuenta la integración en el sistema. Los requisitos para emisiones bajas y bajas corrientes de fuga también entran en conflicto, requiriendo una topología de bajo ruido y además tener en cuenta el minimizar el ruido diferencial y común en todo el producto. Al mismo tiempo existe la necesidad de minimizar el rizado en los circuitos del primario, para reducir la corriente de fuga a paciente con la misma capacidad de entrada-salida.

Los requisitos para equipos de electromedicina conectados al paciente son un desafío para los ingenieros de diseño de sistemas de alimentación. El uso de fuentes estándar, homologadas, con una variedad de modelos, o combinaciones de los mismos, probados a nivel EMC, como los modelos comentados anteriormente, proporcionan el mejor valor añadido, el menor riesgo y un lanzamiento más rápido al mercado del equipo, simplificando tanto la seguridad del equipo como el cumplimiento de niveles de EMC del dispositivo médico final.

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