Dijital iletişim ve kontrol önemli avantajlar ve esneklik sağlar
Yaşlanan nüfus ve hastalıkların erken tespitinin yaşam süresini uzattığı ve maliyetleri düşürdüğünün fark edilmesi, sağlık hizmeti uygulamalarının sayısının hızla arttığı anlamına gelmektedir. Tıbbi teknolojiye güç sağlamak zor olsa da, yeni dijital yapılandırılabilir güç çözümleri, tıbbi PSU'larla 'anında' kontrol ve iletişim sağlayarak bir dizi avantaj sunmaktadır.
Bu blogda gelişmiş güç çözümlerini ve bunların hem tasarım hem de işletim sırasında nasıl fayda sağladığını ele alıyoruz.
Tıbbi cihazlar ve özellikle büyük tıbbi sistemler, genellikle birden fazla raylı güç şemaları ve bazen de uzman sensörler ve manyetik kontrol gibi alanlarda standart olmayan voltajlar gerektiren karmaşık güç zorluklarına sahiptir. Bu nedenle, önemli tasarım esnekliği sunan yapılandırılabilir güç kaynakları bu uygulamalarda oldukça popüler hale gelmiştir. Bu üniteler şebekeden beslenen bir ön uca ve farklı voltajlar sağlamak için birden fazla çıkış modülüne sahip olma özelliğine sahiptir. En zorlu uygulamalar için modülleri seri veya paralel olarak birleştirmek de mümkündür.
Sağlık uygulamaları için kullanıldığında, yapılandırılabilir güç kaynağının ön ucu EN/IEC 60601 gibi ilgili tıbbi standartları karşılayacak şekilde tasarlanacak ve sertifikalandırılacaktır. Bu, hasta için gerekli güvenlik izolasyonunu sağlar, operatör güvenliğini sağlar ve kaçak akım gibi parametreleri kabul edilebilir aralıklar içinde sınırlar. Bu, tasarımcılara yapılandırıldıktan sonra güç kaynağının tüm sistemin sertifikasyonunu engellemeyeceği konusunda güven verir.
Tıbbi Uygulamalar için Dijital Güç
Yapılandırılabilir güç çözümleri, hem güç kaynağının kontrolü hem de sistemin geri kalanıyla iletişim için dijital teknolojiden giderek daha fazla yararlanmaktadır. Bu, mühendisler ödünleşim kararlarını verirken bir güç şemasının tasarımı sırasında çok değerli olabilir. Güç kaynağının voltajlar, akımlar ve sıcaklıklar gibi temel parametreleri izleyebilmesiyle, kurulum süresi gibi pahalı test ekipmanlarına duyulan ihtiyaç da azalır.
Tasarım tamamlandıktan ve sistem devreye alındıktan sonra, bu parametreleri izlemeye devam etmek sistemdeki sorunlar hakkında erken uyarı sağlayabilir. Örneğin, belirli bir modülden çekilen akımdaki bir artış veya sıcaklıktaki hızlı bir yükseliş, başka bir yerde meydana gelebilecek bir arızanın erken uyarısı olabilir ve bu arıza meydana gelmeden önce araştırılıp ele alınabilir.
PMBus™ iletişimi mümkün kılmanın yanı sıra güç kaynağının birçok yönünün yapılandırılmasına ve kontrol edilmesine olanak tanıyarak belirli bir uygulama için geliştirilmesini sağlar. Güç kaynağı içinde dengeleme yaparak, harici bileşenler azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir, böylece genel çözümün boyutu ve maliyeti en aza indirilebilir.
Örneğin, bir uygulamanın büyük bir karmaşık empedansa sahip olduğu biliniyorsa, yüksek seviyelerde ani akım beklenebilir. Güç kaynağının yükselme süresini azaltmak için küçük ürün yazılımı değişiklikleri kullanılabilir; bu ani akım bir yazılım değişikliğinden başka bir şeyle kontrol edilemez.
Birçok uygulamada, bir çıkış modülünün akım kapasitesi uygulamanın gerektirdiğinden önemli ölçüde daha fazla olabilir. Güvenliği artırmak için (örneğin 3 A gerektiren bir raya 20 A kapasiteli bir modülle güç verildiğinde) PMBus, modülün akım sınırını uygulamaya / kullanım durumuna uyacak şekilde azaltmak için de kullanılabilir.
Yapılandırılabilir Teknoloji
Advanced Energy'nin CoolX®1800(Excelsys ürün serisinin bir parçası), tıbbi uygulamalar için %91'e varan verimlilik seviyelerine sahip 1800 W dereceli yapılandırılabilir modüler bir güç kaynağıdır. Klinik tanı ekipmanları, tıbbi lazerler, diyaliz ve radyoloji gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanan CoolX1800 tıbbi üniteleri, 2 x MOPP (Hasta Koruma Araçları) sunan IEC60601-13. Baskı ve EMC için IEC60601-1-24. Baskı için onaylanmıştır.
Kompakt 1U yüksekliğinde bir pakette yer alan her bir ünite, çıkış modülleri için altı yuvaya sahiptir ve hepsi girişten (1.850 VAC) izole edilmiş on iki adede kadar ayrı çıkışla yapılandırılabilir. Sistem bekleme işlevleri için ek bir 23,5 W her zaman AÇIK yardımcı güç çıkışı sağlanır.
Tamamlanmış bir güç kaynağı sadece 262 mm x 127 mm x 41 mm (10,5" x 5" x 1U) boyutlarındadır. MTBF 200.000 saati aşar ve beş yıllık garanti standarttır. Tek ve çift çıkış, yüksek güç, yüksek voltaj ve geniş trim özellikleri sunan toplam 13 farklı çıkış modülü mevcuttur.
Şekil 1: CoolX1800 modüler yapılandırılabilir güç kaynakları için on üç modül mevcuttur
CoolX1800'ün esnekliği, PMBus'ın izleme ve kontrol özelliği aracılığıyla analog ve dijital yönetimin dahil edilmesiyle önemli ölçüde artırılmıştır.
Dijital Güç ile Gerçek Dünyadaki Zorlukların Üstesinden Gelmek
Yapılandırılabilir güç kaynaklarının kullanımına ilişkin birkaç örneği ele alalım.
İlk örnek, sıcaklığın gerektiği gibi kalmasını sağlamak için birden fazla sabit direncin sabit (ancak ayarlanabilir) bir akımla çalıştırılmasını gerektiren tıbbi bir sistemdeki bir ısıtıcıdır. Bu müşterinin uygulamasındaki zorluk, akımı sıfıra kadar ayarlayabilmek için 180 VDC'ye ihtiyaç duyulmasıydı. Bu gereksinim normalde seri olarak bağlanmış birden fazla güç modülü gerektirirken, bir CoolX CmK modülü 180 VDC sağlayabiliyordu. Ancak standart haliyle akım sıfıra ulaşmıyordu. Bunu gidermek için yerleşik ürün yazılımı özelleştirildi. Bu bir ısıtıcı uygulaması olduğundan, dalgalanma voltajındaki hafif artış bir sorun değildi. Ürün yazılımı, AE uygulama mühendisleri tarafından müşteri sahasında dağıtıldı ve test edildi, böylece müşteri için hızlı ve uygun bir çözüm sağlandı.
Başka bir tasarımda, farklı bir müşteri CoolX1800'ün 250 V akü şarjı için kullanıldığı bir mobil tarama uygulaması geliştiriyordu. Müşteri, özel akım limitleri belirleyebilmenin yanı sıra CoolX değişken fanını kontrol edebilmeye ihtiyaç duyuyordu, böylece boşta olsa bile sistem soğutması sağlayabileceklerdi.
Şekil 2: CoolX1800, aygıt yazılımı değişikliklerinin kullanılabilirliği artırdığı bir mobil tarama uygulamasında kullanıldı
Kaynak: Müşteri tarafından sağlanan materyal
Müşterinin kendi varsayılan akım limitlerini saklamasına izin vermek için CoolX ürün yazılımına bir 'tümünü sakla' komutu eklendi. Bu, diğer PMBus ayar parametrelerinin de saklanmasına izin verdi. Fan hızının boşta modundayken bile kontrol edilmesini sağlamak için ek bir PMBus komutu eklendi. Bu değişiklikler, donanımda herhangi bir değişiklik yapmadan bu müşteri uygulamasının ihtiyaçlarını karşıladı.
Özet
Tıbbi sertifikalı modüler yapılandırılabilir güç kaynaklarının esnekliği, onları sağlık uygulamalarının karmaşık ihtiyaçları için ideal bir seçim haline getirir. Dijital özellik eklenmesi bu çözümlerin esnekliğini daha da artırır.
Geliştirme aşamasında, güç kaynağıyla iletişim kurmak, karmaşık test ekipmanlarını ortadan kaldırırken hata ayıklamayı hızlandırabilir. Aynı iletişim, kullanılmaya başlandıktan sonra güç kaynağını izleyebilir ve yaklaşan sistem arızası konusunda erken uyarı sağlayabilir.
İletişimin yanı sıra, PMBus tabanlı dijital kontrol, özel işlevselliğin ürün yazılımı ince ayarlarıyla tanıtılmasına ve böylece belirli müşteri uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için performansın değiştirilmesine olanak tanır.
kaynak: https://www.advancedenergyblog.com/advancedenergy/industry-news/digital-power-for-medical-applications/
