监护仪产品电快速脉冲群对策研究

监护仪产品电快速脉冲群对策研究
2（深圳市计量质量检测研究院，广东深圳 518055）摘要：监护仪产品一般用于医院，月子中心或育婴的场所，由于电网中感性
负载的存在，电网的干扰信号通过电源线或信号线耦合到胎儿监护仪产品，影响
其正常工作。

针对这种情况，首先分析介绍YY9706.102-2021中快速放电脉冲群
的测试原理和设备在试验中出现的问题，然后从接口滤波器的选取及电路板设计
两方面出发，提出一系列的对策措施，增强监护仪产品电快速脉冲群抗干扰能力。

关键词：监护仪产品、电快速脉冲群抗扰度、对策措施
一、引言：
监护仪产品在使用过程中，由于电网中感性负载的存在，干扰信号很容易通
过电源线或者信号线耦合到监护仪产品上，导致设备性能下降。

为了满足
YY9706.102-2021的标准要求，本文从监护仪产品接口滤波器的选取、电路设计
两方面着手，提出抑制监护仪产品电快速脉冲群干扰一系列对策措施。

二、YY9706.102-2021中对电快速脉冲群抗扰度实验要求
YY9706.102-2021中电快速脉冲群参考GB/T17626.4 试验进行，由电快速脉
冲群发生仪产生的+/-2KV脉冲信号对电源线或产生的+/-1KV脉冲信号对信号线，这种脉冲干扰信号通过电源线或信号线传导到设备，考察在试验期间设备功能是
否会发生异常，但是在监护仪产品产品信号线一般不超过3米，所以在此试验中，可以不予考虑。

电源端口主要是采用耦合去耦网络，耦合脉冲干扰是通过33nf
的电容，同时施加在L1，L2，N线这里着重分析对电源口施加干扰的情况。

对电源线通过耦合/去耦网络施加EFT干扰时，信号发生器输出的一端通过
33nf的电容注入到被测电源线上，另外一端通过耦合单元的接地端子与大地相连，所以干扰注入方式是对大地的共模注入方式，因此，所有的差模抑制方法对此类
干扰无能为力。

三、监护仪产品快速放电脉冲群抗扰度试验中存在的问题
监护仪产品一般都是由包含各种传感器的物理模块和内置计算机系统构成。

各种生理信号由传感器转换成电信号，经前置放大处理后送入计算机进行结果显示、存储和管理。

多参数监护仪产品可以同时监护心电、呼吸、体温、血压、血氧等参数。

用户可按照自己的要求选购不同的插件模块来组成一个适合自己特殊要求的监护仪产品。

监护仪产品快速放电脉冲群抗扰度试验中中产生的误动作现象主要有以下几种：
（1）心电曲线畸变，且显示异常
（2）血氧采集显示异常
（3）呼吸率异常
经分析，以上现象主要是电快速脉冲群干扰信号通过电源供电线将干扰耦合到内部电路，造成内部采样电路，信号处理电路，和显示部分，任何一个环节出错，都会出现功能异常。

基于这个情况，我们分别从监护仪产品电源进线口的滤波，电源本身，信号处理板，采集板，信号线的角度分别进行探讨。

在电源线进线滤波器的选取方面，需要对下面问题进行着手考虑。

（1）是否采用三芯绕线滤波器；
（2）线缆接口插座是否接地，
（3）内部电缆连线的放置问题
而在电路设计方面，以下几点也需要注意：
（1）是否对接口电路进行滤波处理；
（2）PCB板走线环路是否太大；
（3）数字处理IC的空脚是否未处理
（4）多层板的镜像平面是否完整。

可以说，对以上这些问题的处理，是提高监护仪产品电快速脉冲群抗能力的
关键所在。

四、对策与应对方案
4.1基于电源部分对策方案
首先，在电源的进线位置靠近接口的位置，加3线的电快速脉冲群抑制电感，这种电感可以将电源注入的电快速脉冲群的干扰信号吸收一部分，这种滤波器必
须加在开关电源供电的前面。

其次，这类产品属于医疗类的产品，选购电源时，一定要选购大品牌的电源
适配器，因为这些电源本身也做了相关的认证，在产品性能和电磁兼容来说有着
至关重要，可以说电源是监护仪产品的心脏。

最后，电源的进线经过滤波器之后的输出线，一定要分开且远离，这样就可
以避免电源输入加进来的干扰耦合到输出线上，大大降低滤波器的滤波效果。

通过以上方案对电源部分的处理，监护仪产品的抗电快速脉冲群的能力能力
有了一定的提高，但是还是不能完全满足YY9706.102-2021的判定标准，我们必
须对其电路部分进行优化处理。

4.2基于电路设计的对策方案
对于电路设计部分，在接口电路处增加滤波电路，并且对PCB板进行合理的
设计对增强传导抗干扰能力有显著效果。

下面就针对上面的两种情况进行讨论。

接口电路的设计是电路设计中一个至关重要的部分，合理地设计可以抑制信
号通过线材进入控制芯片。

下面分别进行描述：
首先，对于接口电路的电源部分，加大电源的共模电感感量，或在电源板到
主板的供电接口处加共模滤波器，可以有效抑制干扰信号。

其次，对信号线（外设部件互连标准）接口电路的滤波也很关键。

一般要根
据信号线的传输频率来选用适当的滤波器，常见的有三种滤波器：低通滤波器；
高通滤波器；带通滤波器。

低通滤波器能容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过；高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器；带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。

比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。

这几种电路一般常常应用在PCI接口处，根据信号传输的频率合理地选用相应的滤波器。

这三种滤波器见图2，图3，图4.
图2 低通滤波器图3高通滤波器
图4 带通滤波器
最后，对通用串行总线的信号线接口，一般采用共模扼流圈来做滤波处理。

共模扼流圈内存在的差模与共模磁通，对差模信号呈现低阻抗，而对共模噪声却呈现高阻抗，因此可对噪声信号进行有效抑制而不影响有用信号的传输。

其特性图见图5
图5 共模扼流圈阻抗特性图
除了上面对线的选取和接口电路的滤波设计，另外对 PCB板设计也能提高监护仪产品产品抗扰度能力去满足YY9706.102-2021标准的试验要求。

首先，对电路板的合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。

尽可能把干扰源（电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。

用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后接于电源地，A/D、D/A芯片布线也以此为原则。

布线时，每个功能模块的电源线和地线要尽量的粗，功能模块的间导线长度尽量减小。

如果可能，增加导线的宽度。

对于主控芯片（CPU）和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互的干扰。

大功率器件尽可能放在电路板的边缘。

其次，尽可能在PCB上使用完整的地线面。

地线面有助于减小环路面积，同时也降低了接收天线的效率。

地线面作为一个重要的电荷源，可抵消传导干扰产生的电荷。

PCB地线面也可作为其对面信号线的屏蔽体（地线面的开口越大，其屏蔽效能就越低）。

另外，如果发生射频传导干扰，由于PCB板的地平面很大，电荷很容易注入到地线面中，而不是进入到信号线中，从而避免了干扰信号通过信号线串入控制芯片形成的干扰。

最后，在速度能满足要求的前提下，尽量降低CPU的晶振和选用低速数字电路，控制芯片内的CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

五．结论
监护仪产品设计中，通过对信号线的选取布置和电路的设计，在试验中可以大大提高其抗电快速脉冲群的能力，以满足YY9706.102-2021标准的试验要求。

参考文献
（1）YY 9706.102-2021 医用电气设备第1-2部分:基本安全和基本性能的通用要求并列标准:电磁兼容要求和试验。

（2）邱炎，肖雳编著.电磁兼容标准与认证[M].北京邮电大学出版社，2002
（3）孙哲; 张斌电磁兼容抗扰度试验的探讨电网技术 2007.6
（4）杨继深．电磁兼容技术之产品研发与认证[M]．北京：电子工业。