医疗产品TYPE-B传输的静电问题案例分析

一、前言

虽然医疗器械在我们日常生活中一般接触不到，但是它们在工作过程中一定要确保稳定运行，工作准确，时效性高。所以这些医疗产品在上市之前，都需要通过严厉的EMC测试，通过认证后才能在医院使用。

二、实际案例分享

某医疗器械公司药物鉴定系统产品，该产品可对某些药物进行种属鉴定分析。成品使用专（）利的图像采集技术，自动对鉴定结果进行分析判读，并自动生成检验报告单。

1.静电现象：

（1）对TYPE-B端口外露金属部位做空气放电±8KV和接触放电±4KV测试，导致医疗设备与电脑的通信断开，需要对医疗设备进行重新上电以及对电脑软件重新启动才能正常使用，属于等级C；

（2）对220V交流电输入口做空气放电±8KV测试，导致医疗设备与电脑的通信断开，需要对医疗设备进行重新上电以及对电脑软件重新启动才能正常使用，属于等级C。

2.工作原理：电脑通过TYPE-B线连接医疗设备的转接板转成USB数据，再把USB数据传输到主板，通过主板控制医疗设备的电机转动以及其它功能。

如上图所示为TYPE-B转USB转接板的其中一个螺丝孔位置，这个位置连接TYPE-B外壳地并通过螺丝连接到设备内部大面积地，这个地与TYPE-B转USB板子的内部地做了隔离处理。理论上这样设计在机器测试端是没有问题的，但是实际上静电测试时，板子做了分地处理，螺丝的接地阻抗过大，导致静电并不能通过螺丝泄放到地上，而是往电脑端回流，导致除了电脑与设备断开连接，电脑与鼠标也断开连接。

3.整改措施

（1）如上图所示，将TYPE-B的插接口外壳地与TYPE-B转USB转接板内部信号地进行连接，再通过四个金属螺丝和产品外壳进行搭接，改变静电泄放路径。

【理论分析】：

初始状态下，医疗设备电路板地层不完整，导致地阻抗过高，静电正常情况下会流向低阻抗回路，所以导致静电从TYPE-B接口流向电脑HUB，把电脑HUB电压抬高，导致连接HUB的设备不识别（静电流向图如上图红色部分），所以我们通过增大医疗设备电路板的接地面积，降低医疗设备地阻抗，使静电不再流向电脑HUB，而是流向医疗设备内部大面积地（静电流向图如下图红色部分）。

（2）在转接板的接口TYPE-B的引脚VUSB_5V以及D2-和D2+分别对地接入一个静电抑制器TEVC0R5V05B1X，降低静电对设备内部电路影响。

（3）在24V电源与地接入一个大电流共模滤波器TLDCM5030-2-501YF，避免静电耦合到24V直流电源电缆，影响主板通信。在将共模电感设计进电路的时候，我们需要注意共模电感下的地层需要掏空，滤波电路的输入、输出之间要做好隔离，共模电感才能达到很好的滤波作用。（具体可以参考上图设计）

4.整改结果

对TYPE-B接口处空气放电±8KV和接触放电±4KV，以及220V交流电输入口空气放电±8KV，产品工作正常，没有异常现象，达到等级A，可以通过测试。

三、总结

医疗器械的设计以及是如何检测的我们并不清楚，但是关于EMC方面的测试整改，尤其是在静电整改方面，我们最关心的是硬件设计和走线合理性以及如何防止静电进入芯片造成的影响，这个才是整改EMC问题的关键点。