Alimentations CA/CC de grade médical : les multiples facteurs de forme et options de fiches facilitent la conception

Lors de la conception de produits médicaux à alimentation CA, vous faites face à un problème d'alimentation unique en plus des défis techniques habituels. Votre alimentation secteur CA/CC (également appelée convertisseur de puissance) doit répondre à des règles de sécurité strictes qui dépassent celles des conceptions non médicales. Vous devez également vous assurer qu'elle reste sûre malgré divers modes de défaillance.

Heureusement, les options d'alimentation proposées pour ces convertisseurs se sont étendues, ce qui vous permet de choisir des alimentations de grade médical dans une grande variété de facteurs de forme, d'options de fiches et de puissances nominales.

Les convertisseurs sont réglementés par les normes ANSI/AAMI ES60601-1 (États-Unis) et CEI/BS EN/EN60601-1 (Union européenne), ainsi que par les normes non médicales habituelles. Ils répondent à des exigences telles que les deux moyens de protection du patient (2×MOPP) et un courant de fuite de l'ordre de 100 microampères (µA). Il s'agit là de quelques-unes des diverses exigences qui vont au-delà des normes habituelles de sécurité et de rendement en matière d'alimentation.

Dans de nombreux cas, les alimentations doivent être conçues avec une configuration de fiche CA de classe II, garantissant la sécurité malgré l'absence d'une troisième broche (lame) pour la mise à la terre. Cette configuration diffère de celle d'une fiche de classe I, qui comporte une connexion à la terre. La classe II est nécessaire, car de nombreuses prises CA à deux lames sont encore utilisées. En outre, même si la prise présente trois broches avec mise à la terre, la connexion à la terre peut être absente ou défectueuse.

Vous pouvez choisir entre une alimentation interne à cadre ouvert ou un adaptateur mural externe. Parfois, la meilleure décision est évidente, car la plupart des adaptateurs muraux ont une puissance nominale de 50 watts (W) maximum, ce qui fait de l'alimentation à cadre ouvert le seul choix viable dans les conceptions haute puissance. Dans d'autres cas, la décision relève d'un compromis ou est déterminée par l'application.

Alimentations à cadre ouvert

Les alimentations internes conviennent aux produits qui doivent être des solutions complètes, à boîtier unique. L'ajout d'une alimentation interne augmente la taille de l'unité, mais cette augmentation est souvent acceptable si vos applications incluent des machines de dialyse, des fauteuils dentaires, des lits électriques ou des pompes à fluides.

Les alimentations internes sont également utilisées lorsque des rails distincts et totalement indépendants sont nécessaires, contrairement à l'utilisation d'une seule alimentation avec plusieurs sorties. C'est le cas lorsque les alimentations peuvent présenter des scénarios marche/arrêt différents ou une large plage de tensions et de courants nominaux.

Les convertisseurs à cadre ouvert de la série RPS « verte » de MEAN WELL sont répertoriés pour les applications médicales. Ces unités fournissent des niveaux de puissance de 30 W à 500 W à des tensions de sortie de 5 volts (V) à 48 V.

Unité représentative de la série, le RPS-120S-24 est un convertisseur de type circuit imprimé de 24 V et 120 W, avec une empreinte miniature de 50,8 millimètres (mm) × 76,2 mm (Figure 1). Il fonctionne à partir d'entrées de 80 volts CA (VCA) à 264 VCA, avec un rendement à pleine charge de 94 % et une consommation énergétique à vide extrêmement faible, inférieure à 0,3 W. Il peut être utilisé pour des installations de classe I et de classe II, et présente un courant de fuite extrêmement faible, inférieur à 150 µA.

Figure 1 : Le convertisseur RPS-120S-24 ne mesure que 50,8 mm × 76,2 mm et délivre jusqu'à 120 W avec un haut rendement et une faible dissipation à vide. (Source de l'image : MEAN WELL)

Adaptateurs muraux

Les unités d'alimentation murales offrent une flexibilité en matière de boîtier et d'utilisation en réduisant le volume et le poids du système. Dans de nombreux cas, elles ne fournissent pas d'alimentation primaire, mais servent à charger des batteries internes. Le système peut ainsi être transporté sur le terrain sans l'encombrement d'une alimentation CA/CC interne. De plus, même si l'unité n'est pas un système portable, elle occupe néanmoins moins d'espace sur le bureau ou la table, car l'alimentation peut être située au niveau de la prise CA.

Autre avantage des adaptateurs muraux : ils maintiennent la haute tension de la ligne CA à l'extérieur du système, ce qui simplifie le processus de certification puisque seul un courant continu basse tension sûr est présent à l'intérieur. Il est à noter que de nombreux produits grand public bon marché, non portables et sans batterie utilisent désormais des adaptateurs externes pour cette raison. En revanche, les alimentations internes à cadre ouvert nécessitent souvent une protection physique supplémentaire, comme un écran ou un blindage, en raison des fils et des composants exposés.

MEAN WELL propose des adaptateurs répertoriés de 30 W à 60 W, avec des sorties de 5 V à 48 V et des fiches fixes. Le terme « fixe » signifie que la fiche CA est montée directement sur le boîtier de l'adaptateur sans nécessiter de câble CA externe, ce qui permet de réaliser des économies et d'optimiser l'espace.

Les unités de la série GEM60I de MEAN WELL, comme le modèle GEM60I09-P1J de 9 V et 60 W (Figure 2), sont dotées de fiches CA interchangeables pour l'UE, les États-Unis, le Royaume-Uni et l'Australie (le kit de fiches est vendu séparément) (Figure 3).

Figure 2 : Ce convertisseur mural de la série GEM60I dispose de fiches CA interchangeables montées sur le boîtier pour répondre aux exigences de différentes régions du monde. (Source de l'image : MEAN WELL)

Figure 3 : Les quatre configurations de lames disponibles pour les adaptateurs GEM60I correspondent aux fiches CA australiennes, britanniques, européennes et américaines. (Source de l'image : MEAN WELL)

En revanche, la série GSM60E de MEAN WELL dispose d'une fiche dédiée pour l'UE et la série GSM60U d'une fiche pour les États-Unis. Ces fiches ne sont ni amovibles ni interchangeables, mais font partie intégrante des adaptateurs.

Ces unités de classe II fonctionnent à partir d'une entrée universelle comprise entre 80 VCA et 264 VCA, et présentent un courant de fuite inférieur à 100 µA, avec une consommation énergétique à vide inférieure à 0,15 W. Elles sont conformes à toutes les normes médicales et autres normes réglementaires, et sont dotées de boîtiers ignifuges de grade UL 94V-0.

Conclusion

Si vous concevez des systèmes médicaux, vous disposez désormais d'une grande variété de convertisseurs CA/CC dans différents facteurs de forme, qui répondent tous aux nombreuses exigences réglementaires. En choisissant une alimentation de MEAN WELL avec la puissance nominale, la tension et le courant requis, et avec un facteur de forme optimisé pour l'application, vous pouvez vous concentrer sur d'autres fonctionnalités de conception afin que votre produit final se démarque.

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