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Medizinische Netzteile: Von Weitbereichseingang bis geringen Ripple

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Netzteile für medizinische Anwendungen sollten nicht nur einen Weitbereichseingang haben, damit sie weltweit zugelassen werden können. Bei medizinischen Messgeräten ist ein geringer Ripple von Vorteil. Drei Geräte im Überblick.

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Netzteile für medizinische Anwendungen. Drei Modelle im Überblick.
Netzteile für medizinische Anwendungen. Drei Modelle im Überblick.
(Bild: Hy-Line)

Die beiden Netzteilreihen DTM65-D und DTM-65C8 von TDK-Lambda (Vertrieb: Hy-Line Power Components) sind mit einem externen AC/DC-Adapter mit Netzstecker/Kaltgeräteanschluss ausgestattet. Sie bieten eine Ausgangsleistung bis 65 W und verfügen über Zulassungen nach IEC 60601-1 für Medizingeräte und erfüllen die aktuellen Anforderungen an Energieeffizienz nach EU CoC (Code of Conduct) Tier 2 v5 und US DoE Level VI. Die Netzteile sind mit Ausgangsleistungen bis 300 W lieferbar.

Das DTM65-D ist in einem robusten, komplett geschlossenen Kunststoffgehäuse ohne Lüftungsschlitze untergebracht und misst 132 x 69 x 40 mm (L x B x H). Acht verschiedene Ausgangsspannungen (5, 12, 15, 19, 24, 28, 36 und 48 V) stehen zur Auswahl. Standardmäßig wird das Gerät mit einem vierpoligen DIN-Stecker mit Verriegelung angeboten; auf Anfrage sind auch andere Steckertypen erhältlich.

Der Netzeingang erfolgt über einen Kaltgerätestecker nach IEC 320-C14. Gleichzeitig wird mit dem Modell DTM65-C8 eine Variante mit Schutzisolierung nach Klasse II und Stecker nach IEC 320-C8 angeboten, die zweipolig mit dem Netz verbunden werden kann. In Verbindung mit dem Weitbereichseingang von 90 bis 264 VAC steht somit einem globalen Einsatz nichts im Weg.

Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von -20 bis +60 °C, ab 51 °C mit einem linearen Leistungsderating auf 75% bei 60 °C. Der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt bei mehr als 89% (> 87,3% für das 5-V-Modell) und die Leistungsaufnahme im Leerlauf bei weniger als 0,15 W. Die Geräte verfügen über Zulassungen nach ANSI/AAMI ES 60601-1, CAN/CSA-C22.2 No. 60601-1-08, IEC/EN 60601-1 und tragen das CE-Zeichen für die Niederspannungs-, EMV- und RoHS-Richtlinien. Sie erfüllen weiter die Anforderungen aus der IEC 60601-1-2 Ausgabe 4:2015, EN 55011-B EMV und FCC Teil 18 Klasse B für Störemissionen und Immunität. Die Isolationsspannung Eingang/Ausgang beträgt 4000 VAC (2x MoPP) und die Isolationsspannung Eingang/Erde 1500 VAC. Der Berührungsstrom liegt unter 100 µA und der Ableitstrom unter 300 µA. Die zulässige Betriebshöhe beträgt bis zu 5000 m.

Ein Ripple von 1 mV für medizinische Messgeräte

Das Schaltnetzteil Model RFS50 von Daitron (Vertrieb: Systemtechnik Leber) hat einen Ripple von 1 mV und liefert eine Leistung von 50 W. Weitere Merkmale des Schaltnetzteils sind Weitbereichseingang, reduzierter Entstöraufwand und eine kompakte Bauweise. Damit lassen sich neue Konzepte für medizinische Messgeräte entwickeln. Weitere Modelle in den Leistungsklassen 150 W und 300 W sollen folgen.

Die Netzteile sind unter anderem UL zugelassen und die entsprechenden Zertifikate werden vom Hersteller bereitgestellt. Das erleichtert die spätere Zulassung des Gesamtsystems.
Die Netzteile sind unter anderem UL zugelassen und die entsprechenden Zertifikate werden vom Hersteller bereitgestellt. Das erleichtert die spätere Zulassung des Gesamtsystems.
(Bild: Systemtechnik Leber)

Entwickler der medizinischen Sensorik und Analytik können mit der Low-Ripple-Netzteilgeneration beispielsweise Systeme für die Spektrometrie, Hightech-Mikroskopie oder Röntgen-Detektoren entwickeln. Hintergrund: Die Schaltnetzteile mit ihrem geringen Ripple sind im Vergleich zu Linearnetzteilen bis zu dreimal sparsamer beim Platz und bis zu fünfmal leichter. Zu den technischen Eigenschaften der Schaltnetzteile gehören ein Weitbereichseingang. Mit diesem ist es möglich, mit ein- und derselben Spannungsversorgung weltweite Märkte zu bedienen. Sind die Messgeräte hingegen nur mit einem Linearnetzteil ausgestattet, benötigen sie einen länderspezifischen Trafo wie 110 VAC . Selbst dann passiert es, dass Messgeräte mit einem Linearnetzteil aufgebaut werden und der Trafo dann mit der falschen Eingangsspannung ausgeliefert wird.

Mit dem Risiko, dass der Anwender beim Einschalten das Messgerät direkt zerstört. Sowohl der Hersteller als auch der Anwender sind hier daher in der Verantwortung zu prüfen, ob das Messgerät auf die länderspezifische Eingangsspannung ausgelegt ist. Die Netzteile sind unter anderem UL zugelassen und die entsprechenden Zertifikate werden vom Hersteller bereitgestellt.

Stromversorgung ist konvektionsgekühlt

Mit bis zu einer Leistung von 600 W bietet XP Power die konvektionsgekühlten Stromversorgungen aus der Serie UCH600.
Mit bis zu einer Leistung von 600 W bietet XP Power die konvektionsgekühlten Stromversorgungen aus der Serie UCH600.
(Bild: XP Power)

Mit bis zu einer Leistung von 600 W bietet XP Power die konvektionsgekühlten Stromversorgungen aus der Serie UCH600 an. Damit eignen sich die Stromversorgungen für Anwendungen, in denen keine forcierte Kühlung zur Verfügung steht oder Lüftergeräusche oder das Eindringen von Schmutz unerwünscht sind. Dazu gehören medizinische Geräte einschließlich solcher, die eine Klassifizierung nach BF beim Patientenschutz erfordern und geräuschlos arbeiten müssen.

Darüber hinaus auch ITE- oder Industrie-Anwendungen in Umgebungen, in denen das Eindringen von Schmutz durch eine forcierte Kühlung verstärkt würde oder in denen hörbare Geräusche und Probleme mit der Zuverlässigkeit des Lüfters unerwünscht sind. Die Netzteile erfüllen die Vorgaben der EN55011/32-Klasse B sowohl für leitungsgebundene als auch für abgestrahlte Emissionen mit erheblichem Abstand, wodurch sie ein geringes Risiko für die Integration und Systemzulassungen der Endgeräte darstellen.

Die Oberschwingungen der Klasse C wird eingehalten und die Serie eignet sich für Beleuchtungs- und Displayanwendungen. Der Wirkungsgrad liegt bei 95%. Die Verlustleistung wird minimiert und sichergestellt, dass die Netzteile ihre volle Nennleistung bis 600 W bis zu einer Umgebungstemperatur von 50 °C auch bei niedriger Netzeingangsspannung bereitstellen können. Bei einer Temperatur von 70 °C steht eine Leistung von 300 W zur Verfügung, ohne dass eine forcierte Kühlung erforderlich ist. Für Applikationen, bei denen eine Kühlung benötigt wird, steht eine zusätzliche Hilfsspannung von 12 V und ein Strom von 0,6 A zur Versorgung eines Lüfters bereit.

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