Fortschrittliche Gehäusetechnologie ermöglicht medizinische Isolierung in DC/DC-Wandlern

Bei der Ausrüstung mit AC-Netzstromversorgung müssen mindestens zwei Isolationsmaßnahmen (2MOOPs oder MOPPs) gegenüber dem Netzeingang vorhanden sein, je nachdem, ob die Ausrüstung in einer Anwender- oder Patienten-Umgebung eingesetzt wird. Ausgänge mit Patientenkontakt müssen auch gegenüber einer Masse mit mindestens 1MOPP isoliert sein, um zu verhindern, dass ein tödlicher Strom durch den Patienten zur Erde fließen kann. Ein zusätzlicher, isolierter DC/DC-Wandler, der den Strom für die mit dem Patienten verbundene Schaltung liefert, kann in diesem Fall helfen. Mit einer Isolation mit Medizintechnik-Rating kann ein AC/DC-Wandler trotz lediglich 1MOOP dennoch in einer Anwendung mit Patientenverbindung verwendet werden.

Bei unspezifizierten Signalverbindungen wie Kommunikationsanschlüssen, egal ob mit Netz- oder Batteriebetrieb, müssen 2MOPP zwischen den Patientenverbindungen und den Signalen vorhanden sein, falls ein externer Fehler die Signale stromführend macht. Auch hier kann ein separater DC/DC-Wandler die nötige zusätzliche Isolation bieten.

Abbildung 1 zeigt eine Beispielsituation mit einem Class I AC/DC-Netzteil mit 2MOOP mit unspezifizierten Signaleingängen sowie einem zusätzlichen DC/DC-Wandler mit 2MOPP, der die nötige Gesamtisolation der Signaleingänge gewährleistet. So kann ein preiswerterer AC/DC-Wandler mit Anwenderschutz für eine Situation mit Patientenverbindung verwendet werden.

Der DC/DC-Wandler muss normalerweise nur eine geringe Leistung zur Patientenverbindung liefern und kann daher relativ klein und kostengünstig sein. Aufgrund seiner geringen Abmessungen hat er auch eine sehr geringe Koppelkapazität und folglich sehr geringe Ableitströme, was einen besseren Schutz des Patienten als mit dem AC/DC-Wandler alleine ermöglicht.

Ein DC/DC-Wandler, der das hohe Isolationsniveau für die Medizintechnik erreicht, ist die kürzlich vorgestellte RxxCTxxS-Serie von RECOM (Abbildung 2). Dieses wirtschaftliche Bauelement mit 0,5W Leistung und 5V Nenneingangsspannung bietet wahlweise Ausgangsspannungen von 3,3V oder 5V sowie alternativ 3,7V oder 5,4V zur Versorgung von Low-Drop-Linearreglern (LDOs). Der Wandler ist in einem kompakten SMD-Gehäuse mit 10,3mm x 7,7mm Grundfläche und lediglich 2,65mm Höhe untergebracht und eignet sich damit für platzkritische Anwendungen.

Highlight des Produkts für medizinische Anwendungen ist die Klassifikation 2MOPP/250VAC für Dauerbetrieb gemäß IEC/EN 60601-1 mit 5kVAC Prüfspannung. Die Koppelkapazität beträgt nur 3,5pF, sodass die Ableitströme bei Anwendungen mit 250VAC/50Hz sehr gering sind. Für nichtmedizinische Anwendungen bietet das Bauteil eine verstärkte Isolation bei 800VAC Arbeitsspannung gemäß EN 62368-1. Der Betriebstemperaturbereich reicht mit Derating bis zu 140°C. Neben UVLO verfügt das Bauteil über Enable-, Sync- und Trim-Funktionen.