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醫療器械采用變頻器EMC不合格整改案例分享
概述：
某Ⅲ類醫療器(qi)(qi)械(xie)產品采用臺達變頻(pin)器(qi)(qi)DELTA VFD1A6MS21ANSAA，作為控(kong)制(zhi)其(qi)內部電機按(an)照(zhao)技術(shu)參數(shu)(shu)進行(xing)無極(ji)調速控(kong)制(zhi)，以滿足其(qi)器(qi)(qi)械(xie)的(de)技術(shu)參數(shu)(shu)的(de)功能。但是，當此醫療器(qi)(qi)械(xie)的(de)變頻(pin)器(qi)(qi)啟動的(de)時候，將(jiang)出(chu)現嚴重的(de)電磁干(gan)擾，會導致(zhi)輻射不合格，不滿足醫療器(qi)(qi)械(xie)通標 YY 9706.1-2021（等同IEC 60601-1-2）的(de)輻射限值(zhi)。特此尋(xun)求外部第三方進行(xing)EMC整改，找到曾(ceng)工(gong)進行(xing)特別加急處理。
樣品內部照片：
某器(qi)械(xie)產(chan)品的內部臺(tai)達(da)變頻器(qi)實物圖片
醫療器(qi)械(xie)采用變頻器(qi)EMC不(bu)合格整改案例分享
醫(yi)療器械采用變頻器EMC不(bu)合格整改案例分享
輻(fu)射不合格(ge)測試數據如(ru)下：
醫療器械采用變頻器EMC不合格整改(gai)案例分享
一、問題簡述
產(chan)品(pin)背(bei)景：使(shi)用臺達 VFD1A6MS21ANSAA 變頻器控制電(dian)機無(wu)極調(diao)速。
現象：變頻器啟動后(hou)，在(zai)30?MHz ~ 200?MHz區(qu)間，輻射超標(biao)明(ming)顯(xian)。
限(xian)(xian)值依據：醫(yi)療(liao)器械(xie)通用(yong)標準 YY 9706.1-2021，10m法 Class A等級(ji)，限(xian)(xian)于醫(yi)院使用(yong)。如(ru)果賣去診所、家(jia)用(yong)則還要降(jiang)低10dB限(xian)(xian)值，將(jiang)更加嚴酷。
頻段分析：從(cong)圖中的(de)數據，超標頻段集(ji)中在35MHz~160MHz之間，76.36 MHz附(fu)近輻射尤其嚴重（>55?dBμV/m），而限值(zhi)線在40?dBμV/m左右。
二、不合格原因與電磁原理分析
?1. 變(bian)頻(pin)器(qi)工(gong)作特性是(shi)EMC噪聲源
VFD（變頻器）采用(yong) PWM（脈(mo)寬(kuan)調制(zhi)）技術，其 開關(guan)頻率（幾(ji)(ji)kHz~幾(ji)(ji)十kHz）及高次諧(xie)波(bo) 廣(guang)泛擴展到幾(ji)(ji)十MHz以上(shang)；
特別是 IGBT/MOSFET 開關管產(chan)生的尖峰電(dian)壓和電(dian)流(liu)，造成高(gao)速共模電(dian)流(liu)沿電(dian)機線(xian)、電(dian)源線(xian)、電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽層傳播形成天線(xian)效應，強烈輻射出去，導致輻射異常升(sheng)高(gao)。
?2. 共模電流(liu)形成強天(tian)線(xian)效應
另(ling)外，變(bian)頻器的驅動電纜到電機線纜比較(jiao)長，且沒(mei)有良(liang)好屏(ping)蔽和接(jie)地，這樣會在幾十MHz區間形(xing)成 共模電流回路，輻射特(te)別(bie)強；
電機、電纜接地差或(huo)浮空時，反射效應(ying)嚴(yan)重(zhong)，加重(zhong)共(gong)模(mo)干擾；
電機本體(ti)未屏蔽(bi)或接地不好，同樣會造成直接輻(fu)射。
?3. 濾波器缺失或失效
醫療設備(bei)多數體積緊湊，若未正(zheng)確配置 EMI 濾(lv)波器（例如，線(xian)纜(lan)跨越濾(lv)波器、線(xian)纜(lan)前后級耦合）或濾(lv)波器選型不(bu)當(dang)，不(bu)能有效抑制共模/差模騷(sao)擾；
輻射高頻段共模(mo)騷(sao)擾，傳統(tong)濾波器對其抑(yi)制(zhi)作用較弱，必須考慮(lv)加裝高頻鎳鋅鐵氧體和X/Y電容等。
三、整改方案
? 1. 輸入端加裝專業級EMI濾(lv)波器（帶共(gong)模抑制）
使用含有共模(mo)電感 + 差(cha)模(mo)電感 + X/Y 電容的濾波模(mo)塊(kuai)；
臺(tai)達原裝電源輸入端(duan) EMI 濾波(bo)器(qi)不足，額外使用如(ru) Schaffner、TDK、Cosel 等專業(ye)濾波(bo)器(qi)；
濾波器靠近變頻器，另外可靠接地、且低阻(zu)。
? 2. 變頻器與電機(ji)間加(jia)裝輸出EMC濾波器（特(te)別重要）
加裝變頻器輸出濾(lv)波器（output sine filter 或 dv/dt filter），抑制IGBT開關所帶的高頻dv/dt干擾；
變頻器(qi)輸出端加(jia)共模扼流圈（common-mode choke） + 高頻磁環包繞電機線；
高頻鐵氧體推薦使用 鎳鋅材(cai)質（NiZn），帶寬較高（30–300MHz），多匝繞制以增強效果。
? 3. 加強屏(ping)蔽與接地
電(dian)機線采用屏(ping)(ping)蔽(bi)電(dian)纜，并在變頻器(qi)端(duan)和電(dian)機端(duan) 360°環(huan)形壓接屏(ping)(ping)蔽(bi)層（不能只是點接）；
電機金(jin)屬殼(ke)體、變頻器金(jin)屬外殼(ke)均(jun)與接地(di)系統可靠(kao)連接；
電機與控制長線纜(lan)靠近(jin)參考地平(ping)面，勿懸空(kong)或靠近(jin)外殼邊緣傳播。
? 4. 降低開關頻(pin)率，優化(hua)PWM參(can)數（軟(ruan)件層）
適當降低(di)PWM開關頻率(lv)（如(ru)從(cong)16kHz改為8kHz滿足性(xing)能前(qian)提(ti)）；
優化(hua)其PWM斜率(lv)，減緩電壓上升(sheng)/下降沿(yan)，減輕高頻諧波(bo)量；
調整dv/dt控制技術(shu)。
? 5. 屏(ping)蔽外殼/罩、機殼屏(ping)蔽涂(tu)層（結構層）
對電(dian)機、變頻(pin)器(qi)、電(dian)源模塊加金屬屏蔽(bi)盒或屏蔽(bi)罩；
機箱內層貼(tie)導電(dian)屏蔽(bi)材(cai)料(liao)(liao)（如導電(dian)布、鎳銅箔、屏蔽(bi)涂料(liao)(liao)）；
信號線(xian)穿金屬管走線(xian)或包繞(rao)高頻(pin)磁環(huan)。
四、添(tian)加(jia)整改方案后(hou)測(ce)試數據
臺(tai)達(da)變(bian)頻器(qi)DELTA VFD1A6MS21ANSAA輻射(she)合格測試數(shu)據
醫(yi)療器械采用(yong)變頻器EMC不合格整改(gai)案例分享
本文由廣州佳譽醫(yi)療(liao)器械(xie)有(you)限公(gong)司(si)/佛山浩(hao)揚醫(yi)療(liao)器械(xie)有(you)限公(gong)司(si)聯合(he)編輯
