Netzteile für Medizin-Anwendungen

Welcher Entwickler freut sich nicht an dem Erfolg, dass sein Prototyp endlich läuft, alle wichtigen Funktionen realisiert sind, die Software bis auf die Diagnosefunktionen implementiert ist. Damit fehlen oftmals nur noch die EMV-Freigabe und ein passendes Netzteil. Eine Eigenentwicklung des Netzteils wäre mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen kaum möglich und der Termin könnte unmöglich gehalten werden. Zudem soll es ein Zukaufteil sein. Damit fängt die Suche nach dem richtigen Netzteil an, denn Stromversorgungen gibt es viele, aber oftmals eignen sich nur eine Handvoll für die spezifische Anwendung. Es müssen verschiedene Normen und Schutzklassen eingehalten werden. Corona-bedingt sind momentan gerade Anwendungen im medizinischen Bereich gefragt, weshalb oftmals noch eine entsprechende Zertifizierung, 2xMOPP (MOPP= Means of Patient Protection), nötig ist. In diesem kritischen Bereich ist auch die MTBF-Rate (meantime between failure) ausschlaggebend, da das Gerät nicht ausfallen darf.

Das RACM1200-V arbeitet in einem weiten Leistungsbereich ohne Lüfter und hat dafür eine überraschend kompakte Bauform. Eine spezielle Grundplatte erlaubt die Wärmeabführung bis zu einer Dauerleistung von 1000 W. Zwei zusätzliche Ausgänge ersetzen in vielen Anwendungen zusätzliche Netzteile. Weiterhin verfügt das Bauteil über einen einstellbaren 12-V-Ausgang für einen Lüfter und einen 5V/1A-Ausgang der auch im Bereitschaftsmodus arbeitet.

Die hohe Isolationsfestigkeit von 4 kVAC zwischen der Netzspannung und den Ausgangsspannungen erlaubt den Einsatz des RACM1200-V in fast allen Bereichen, wo ein Netzteil benötigt wird. Das können Ladegeräte sein oder LED-Beleuchtungen, aber auch Lasergeräte, Analysegeräte, Hochfrequenzgeräte, Roboter oder medizinische Betten und Stühle bis hin zu Medizingeräten, die direkt am Patienten Anwendung finden. So steht Entwicklern der genannten Geräte ein Netzteil zur Verfügung, das die geforderten Spezifikationen bereits erfüllt.

Zwar garantiert das vollständig nach IEC 60601-1 zertifizierte Netzteil noch nicht die Einhaltung von IEC 60601-1 für das Gesamtgerät, ist aber Voraussetzung dafür. Das ist sehr hilfreich für einen reibungslosen Zertifizierungsprozess des Endproduktes und spart Entwicklungskosten.

Die Geräte sind so konstruiert, dass sie die 2MOPP-Isolierung (MOPP= Means of Patient Protection) und die Maßnahmen zum Patientenschutz der medizinischen Sicherheitsnormen erfüllen, einschließlich der geringen Kriechströme. Signalausgänge und der 5-V-Ausgang haben 1,5-kV_AC-Isolierung zur Netzspannung.

Die Serie kommt mit eingebauter EMV-Filterung auf den Markt, die genügend Abstand zur Klasse B für die abgestrahlten und die leitungsgebundenen Störungen hat. Sie erfüllt die internationalen Sicherheitsnormen für Industrieanwendungen, Informationstechnische Produkte und Medizingeräte.

Der Eingangsspannungsbereich reicht von 85 V_AC bis 264 V_AC. Der RACM1200-V liefert die 1000 W Ausgangsleistung in einem Metallgehäuse mit Kontaktkühlung, das lediglich eine Grundfläche von 102 mm x 22,9 mm hat und 40 mm hoch ist. 10 s lang darf die Ausgangsleistung sogar 1200 W sein. Für eine konstante Ausgangsleistung von 1200 W wird jedoch ein Lüfter benötigt, der die Luft mit 2,5 m/s durch das Gehäuse bläst. Dazu steht ein steuerbarer Zusatzausgang zur Verfügung der eine Anpassung des Temperaturmanagements erlaubt.

Je nach Spannung liegt der Wirkungsgrad des Einbaunetzteils zwischen 93 und 95 Prozent (Bild 1). Inklusive sämtlicher Anschlüsse belaufen sich die Abmessungen des RACM1200-V auf 228 mm x 96,2 mm x 40,0 mm. Der Leistungsfaktor ist in Bild 2 dargestellt.

Der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 85 V und 264 V, während die Ausgansspannung variieren kann. Die 24V-Ausführung lässt sich mit Dip-Schalter in 100-mV-Stufen auf maximal 28 V und die 48V-Ausführung mit Dip-Schalter in 200-mV-Stufen auf maximal 56 V einstellen. Dabei liegt der maximale Ausgangsstrom bei 50 A bei 24 V und 25 A bei 48 V.

Weiterhin verfügt das Bauteil über verschiedene Schutzfunktionen für Hauptausgang und Hilfsspannungen. Dazu zählen:

• Überspannung, automatische Rückstellung
• Überstrom und Kurzschluss mit automatischer Rückstellung
• Übertemperatur, automatischer Wideranlauf

Der Temperaturbereich des RACM1200-V liegt zwischen -40 °C und 80°C, wobei ab50 °C ein Derating einsetzt.

Zertifiziert ist das Bauteil nach IEC/EN 62368 und UL/IEC/EN 60601. Zudem ist noch nach IEC/EN 61558-2-16, IEC61010-1, und OVC III nach IEC62477-1 bis 2000 m konform.

(prm)