Los equipos eléctricos utilizados por los pacientes deben cumplir con la norma de seguridad médica EN 60601-1 y, a menudo, se utilizan convertidores CC/CC para proporcionar el aislamiento eléctrico necesario. El aislamiento reforzado brinda un nivel adicional de seguridad sobre el estándar, pero hasta ahora ha sido muy difícil encontrar convertidores de CC/CC compactos con las grandes distancias de aislamiento y de fuga requeridas para cumplir con la definición de aislamiento reforzado. Sin embargo, RECOM puede lograr esto con nueva tecnología (pendiente de patente) para ofrecer convertidores aislados reforzados en cajas estándar SIP8 o DIP24 con aislamiento de hasta 10 kV CC.
Terry Chang – Ingeniero de aplicaciones de campo, América del Norte
Recom.
Los equipos eléctricos utilizados por los pacientes deben cumplir con la norma de seguridad médica EN 60601-1 y, a menudo, se utilizan convertidores CC/CC para proporcionar el aislamiento eléctrico necesario. El aislamiento reforzado brinda un nivel adicional de seguridad sobre el estándar, pero hasta ahora ha sido muy difícil encontrar convertidores de CC/CC compactos con las grandes distancias de aislamiento y de fuga requeridas para cumplir con la definición de aislamiento reforzado. Sin embargo, RECOM puede lograr esto con nueva tecnología (pendiente de patente) para ofrecer convertidores aislados reforzados en cajas estándar SIP8 o DIP24 con aislamiento de hasta 10 kVCC.
En general, el entorno del paciente se define como un área donde un paciente puede acceder a equipos médicos o puede estar conectado a equipos médicos durante un examen. Para evitar descargas eléctricas, las normas de seguridad médica requieren aislamiento galvánico entre las fuentes de alimentación, las carcasas de los equipos y las herramientas de diagnóstico. Dos barreras de seguridad son las más importantes: la barrera principal dentro de la fuente de alimentación del dispositivo y la barrera secundaria que separa el sensor y los electrodos que pueden entrar en contacto directo con el paciente. Si el aislamiento primario falla por algún motivo, el aislamiento secundario protege al paciente.
El siguiente diagrama muestra las capacidades de aislamiento de una unidad de diagnóstico alimentada por la red (en este caso, una unidad de ECG) destinada al contacto directo con el paciente. Se utiliza un convertidor CC/CC con aislamiento reforzado para mayor seguridad para el aislamiento secundario de los electrodos del cuerpo.
h3 Las aplicaciones médicas requieren aislamiento reforzado
El aislamiento de los convertidores CC/CC aprobados para aplicaciones médicas depende no solo del nivel de la tensión de aislamiento, sino también de la calidad del aislamiento.
Para aplicaciones industriales, el aislamiento funcional suele ser suficiente. Esto le permite superponer los devanados primario y secundario y aislar los devanados con solo una capa de alambre. Este método de construcción tiene una alta eficiencia de conversión porque los devanados están cerca uno del otro y, a pesar del esmalte extremadamente delgado del cable aislado, puede soportar hasta 4 kV CC si no está dañado. Sin embargo, los daños durante el proceso de fabricación o la tensión excesiva en los devanados pueden hacer que la rigidez dieléctrica se degrade con el tiempo, lo que en última instancia provocará una falla en el aislamiento del equipo.
Por lo tanto, UL (Underwriter Laboratories Inc.) define diferentes “calidades” de aislamiento: Básico, Suplementario y Reforzado. La clase de aislamiento no solo requiere una barrera de aislamiento físico adicional entre la entrada y la salida en caso de que falle el aislamiento funcional, sino que también prohíbe las distancias mínimas de fuga y separación según el voltaje de entrada. Para convertidores CC/CC aislados básicos con tensión de entrada de hasta 75 V, es obligatorio un espacio libre de 0,7 mm. Para un convertidor similar con aislamiento reforzado, el espacio libre debe ser de 2,4 mm o 3 veces mayor. Lo mismo se aplica a las distancias de fuga. Esto es solo 1,3 mm para un convertidor aislado básico, pero debería ser de 4,6 mm para un convertidor endurecido.
h3 Los convertidores que usan tecnología tradicional “mejorada” tienen baja eficiencia
Para cumplir con los criterios de clase de aislamiento, los devanados primario y secundario no pueden superponerse y deben estar físicamente separados. El esquema de bobinado determina el tamaño y la eficiencia del transformador. Esto se debe a que los campos magnéticos ya no se superponen de manera óptima debido a la mayor separación.
Ejemplo: un convertidor aislado convencional con devanados primario y secundario superpuestos tiene una eficiencia de alrededor de 100. 85%, pero solo el 75% se puede lograr con convertidores endurecidos de diseño convencional.
Las diferencias en la eficiencia tienen un gran impacto en el rendimiento del convertidor. Un convertidor estándar aislado de 3 vatios tiene pérdidas de aproximadamente 500 mW (3 W/0,85 – 3 W = 0,529 W), mientras que un convertidor reforzado de fabricación convencional con la misma potencia de salida (3 W/0,75 – 3 W = 1 W) se duplica. La alta disipación de calor interna reduce la temperatura máxima de funcionamiento de +85 °C a solo +75 °C.
h3 La tecnología “Re³ Enhanced” representa un gran avance
Los ingenieros de desarrollo de RECOM en Austria y Taiwán pudieron diseñar un transformador que cumplía con todos los requisitos conflictivos de amplio espacio libre y fuga, múltiples capas de aislamiento y tamaño compacto. Este nuevo concepto ha sido patentado bajo el nombre de “Re³-inforced”. Los convertidores CC/CC que incorporan este nuevo diseño proporcionan mayor aislamiento, mejor eficiencia y potencia nominal que los productos estándar comparables. Además del alto aislamiento de hasta 10 kV CC, también pudimos reducir la capacitancia del devanado en un factor de 3 a 20 pF. Esto da como resultado una corriente de fuga muy baja, que también es un requisito común para las aplicaciones médicas. Estos nuevos convertidores están protegidos contra cortocircuitos y sobrecargas continuos y, opcionalmente, pueden ofrecer bloqueo por bajo voltaje y pines de encendido/apagado remotos. Certificado según EN60601-1, CSA C22.2 601-1 y UL60601-1.
h3 Elija entre 5 familias de productos, todas respaldadas por una garantía de 3 años
RECOM ofrece tres nuevas familias de productos para potencias nominales de 1 y 2 vatios.
Las series Rxx/Pxx-R y RxxP2xx-R (1W y 2W respectivamente) están aisladas hasta 8kVDC y están disponibles en tamaños de caja SIP7 que ahorran espacio. También está disponible una versión de 2 vatios en una caja DIP24 (serie RV), lo que a menudo facilita el cambio a una nueva tecnología sin necesidad de un nuevo diseño de PCB. La eficiencia es cercana al 88 %, lo que permite temperaturas ambientales de funcionamiento de hasta +85 °C solo con refrigeración por convección y sin reducción de potencia.
Las series REC3.5 y REC6 tienen potencias nominales de 3,5 y 6 W, están aisladas hasta 10 kV CC y vienen en cajas DIP24 estándar. Estos productos tienen clasificaciones de potencia aproximadamente un 20 % más altas que sus contrapartes de aislamiento estándar y alcanzan eficiencias de hasta el 86 %. La temperatura ambiente máxima para REC3.5 es de +85 °C con refrigeración por convección natural y sin reducción de potencia. El REC6 más potente funciona hasta +75 °C en las mismas condiciones de funcionamiento. Ambas series pueden alcanzar temperaturas de caja de +105°C.
A pesar de las especificaciones más altas, la seguridad certificada a nivel mundial y la clasificación de potencia más alta, el precio no es significativamente más alto que los modelos con aislamiento estándar y ofrece ahorros significativos en comparación con la competencia.
