病人和醫護人員的安全是醫療電子設備的重中之重，然而電子設備的效率等其他因素也至關重要。安全和效率這兩個因素對DC/DC電源技術提出了相互沖突的需求。醫療級增強型隔離所需的更高的隔離間隙和爬電距離會導致變壓器的磁場無法達到最佳耦合，因此傳統的設計會失去寶貴的效率。RECOM工程師開發了一種可以規避這種不足的新變壓器概念。最近推出的“Re3-inforced”轉換器具有高達6W的額定功率，與傳統轉換器相比，可提供顯著提高的隔離電壓等級和效率。

　　對于工業產品中的應用，工業級隔離通常就足夠了。在這些應用中，變壓器的初級和次級繞組互相重疊纏繞。因此內部磁場呈現理想的疊加狀態——這是實現高轉換效率所必需的特性。然而，這種設計會降低安全性，因為兩個繞組僅通過各自的漆包線漆膜進行隔離。在理想狀況下，漆膜可以輕松地承受幾千伏的測試電壓。但是制造過程中產生的損壞或者由于老化引起的損壞最終會導致初級繞組和次級繞組之間發生短路。這類故障在工業電子領域會引發設備故障——而在醫療電子領域，這類故障會給病人和醫護人員帶來嚴重的安全風險。

　　UL 60601規定“增強型”隔離的限制

　　在設計用于醫療應用的設備時，開發工程師必須熟悉IEC 60601的具體規定。各個國際標準已和針對歐洲市場的EN60601或針對美國市場的UL60601一致。這兩個國家標準在范圍上類似，但是只有獲取美國保險商實驗所（Underwriters Laboratories）認證的部件才能貼上UL標志。

　　醫療級DC/DC轉換器的基本電氣安全要求是這些轉換器的隔離屏障能通過標準和故障電壓的測試而不失效。由于大多數醫療應用都采用干線供電，因此一般可接受的最小隔離電壓為持續的264VAC，這相當于持續時間為一秒的1600VDC的隔離測試電壓。除能耐受隔離測試電壓之外，UL還規定了滿足各種隔離等級的最小爬電距離（走線距離）和隔離間隙（電弧距離）。圖2摘自標準中發布的表。需要注意的是，該表中規定的電壓為標準情況輸入電壓，而不是最差故障情況隔離電壓。

　　隔離電壓和隔離等級的區別往往容易造成混淆。采用24VDC供電的醫療級DC/DC轉換器必須能夠耐受至少1600VDC/1秒的隔離測試電壓，但是0.5mm的隔離間隙和1mm的爬電距離已經足夠滿足標準的要求。隔離等級的選擇在于用戶。

　　圖2：此表顯示UL規定的與輸入電壓對應的隔離間隙和爬電距離值。增強隔離的值約比基本隔離值高三倍。
更高的隔離間隙會降低變壓器效率

　　鑒于醫療應用需關注病人和醫護人員的安全，因此通常需要最高的隔離等級（增強型）。增強型隔離變壓器的初級和次級繞組具有物理隔離，并且纏繞在絕緣鐵芯對應的半邊上。這使得變壓器能夠滿足更嚴格的內部間隙和爬電隔離要求，但卻產生了一些不利的負面影響。其一是，增強型隔離變壓器往往尺寸更大，這與與日俱增的小型化趨勢背道而馳。由于繞組和鐵芯之間的隔離增加，電磁性能也受到了影響，這會降低功率轉換效率，影響最高工作溫度。實際的例子包括：具有緊密纏繞的繞組的工業級隔離轉換器的效率一般能達到85%，而采用傳統變壓器結構設計的增強型隔離的轉換器的效率僅能達到75%的水平。由于較低的效率而增加的能耗可能不是非常大，但是效率更低的變壓器會耗散60%的熱（以發熱形式失去的能量高達25%，而不是15%）。對于發熱高的變壓器，允許的最高環境溫度+85°C需降低到+70°C左右。

　　RECOM的增強型技術突破

　　RECOM開發部工程師成功地發明了一種線圈繞組，這種繞組可以實現線圈繞組接近理想的布局，同時能滿足UL對增強間隙和爬電規定的嚴格要求。這種經過特別設計的變壓器鐵芯和新型絕緣材料可確保更高的隔離電壓、更高的效率、更高的額定功率和更高的工作溫度。繞組電容被降低到1.5pF至20pF的范圍內，具體取決于不同的類型。這可以保證醫療設備還要求的極低漏電流。這個新概念的名稱為“Re3-inforced”，已經申請了專利。

　　如圖3所示，這些新型變壓器（右下方）仍比具有工作隔離的變壓器稍大，但是由于整流器和功率晶體管等其它元器件的尺寸小，因此這些變壓器仍能充裕地適合標準外殼尺寸。這些新型轉換器還具有永久性短路和過載保護功能，還可以選擇具有過壓保護和遠程控制引腳的版本。它們具有IEC60601以及 UL60601和CSA C22.2 601-1認證，并且公認為具有增強隔離。

　　圖3：隔離電壓為10kVDC的新型REC3.5（右邊）與不適用于醫療應用的標準隔離版本的圖形比較。

范圍為1至6W的四種額定功率——價格極具吸引力

　　技術創新往往無法面面俱到——即使能夠面面俱到，成本往往會很高。而新型RECOM Re3-inforced系列是一個特例！這些新型轉換器的價格極具吸引力，因此使用這些轉換器還具有盈利價值。價格僅略高于具有標準隔離的轉換器，但是大幅低于同類競爭性產品。

　　由于所有增強轉換器都適合傳統轉換器的標準外殼尺寸（1W和2W轉換器采用SIP7外殼，3.5W和6W轉換器采用DIP24外殼），因此能夠輕松地升級到新技術。額定功率為1W和2W的轉換器（指定型號為RXX/PXX）具有6.4kVDC和8kVDC的隔離電壓。效率約為88%，適合-40°C 至+85°C的完整工業工作溫度范圍，僅采用自然對流散熱，無需降額使用。2W的轉換器還提供具有更大尺寸的DIP24外殼的RV系列。這便于針對現代設計升級到新技術。

　　兩個采用DIP24外殼的功率更高的系列具有3.5W和6W的額定功率，可以提供8kVDC或10kVDC 的隔離。這些轉換器的額定功率比標準隔離轉換器的額定功率高20%左右，效率高達86%。此外，REC 3.5的最高環境溫度高達+85°C，同樣具有對流冷卻，無需降額使用。功能更強的REC 6在同等條件下可提供高達+ 75°C的環境溫度。允許的最高外殼溫度為+105°C。

　　圖4：1W和2 W轉換器采用SIP 7外殼，而3.5W和6W轉換器采用標準DIP24外殼。

　　三年保證

　　RECOM 是一家歐洲公司，盡管這家公司的大多數產品都產自遠東地區。開發和生產密切協作，并且均遵守歐洲質量管理標準。新產品在開發過程中均在RECOM設于奧地利格蒙登的環境測試實驗室中經過全面的測試。設計的高質量和長工作壽命與新產品的電氣布局同樣重要。我們對生產質量和關鍵元件的測試規格實施不間斷的監測，同時用X射線機對隨機生產批次進行測試和檢查，確保符合最初的基準質量標準。我們認為要過濾出低質量元器件，這種監測是必不可少的（在最近元器件短缺的形勢下，我們發現知名品牌的元器件也有質量問題）。借助這些檢查和控制，RECOM可以充滿自信地為這些新型轉換器提供三年保證。現由所有領先的分銷商以現貨提供樣片。