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60601 isolation chart 3
在完成了耐壓值和絕緣距離的定義之後,就可以詢問廠商是否有適合的料件並於schematic及layout導入了

1. 選料
就經驗而言,台灣零件代理商對醫療方面的需求並不是很清楚(尤其是air clearance及creepage),因此建議直接要到spec,通常都有標註spec for regulation,其中就有aire clearance及creepage的資訊了。或是直接詢問醫規的產品也是可行的方式。須要注意的是,符合醫規的零件一般都是指creepage及air clearance大於8mm,但是一般需求不見得需要這麼大(如同先前文章的舉例,僅需4.6mm/2.5mm),因此直接挑選符合醫規的產品是最簡單最保守的方式,同時也是須要最多空間及成本最高的方式,若能再進一步挑選夠用的產品,對於成本和空間會有不小幫助。
此外,絕緣使用的料件一般都會將訊號絕緣及電源絕緣分為兩個不同的零件,主要是由於電源的設計考量。若在設計的設備上有超過3個I/O port,一般建議會是針對電源的部份隔離後再送至各個I/O port,一方面是可以節省成本,另一方面對於空間、EMI等都有極大好處。而最基本的設計就是每個I/O port有各自的電源絕緣IC,如usb port,若設計於僅供隨身碟使用,1A的電流絕緣設計或許就已足夠,若用途不同,需要電流不同,則需要的絕緣元件和數量就有可能不同。
選料另一面的重要考量是空間,可使用空間越大,挑的零件就可以越大顆,成本就越低,EMI問題就會越少,反之亦然。
在電源設計和空間考量都清楚後,再就供應商所提供的spec,就必須整合成下面這種表格了,格式僅供參考
critical component list    
在零件的挑選中,是否已經有UL等安規認證是相當重要的一件事,若是客製化的零件,最後申請安規時就可能會是個不確定因素了,可能是成本及時程的影響,這在設計初期就必須確認清楚

2. Layout導入
再決定creepage distance和air clearance之後,引用上一篇文章舉例需要4.6mm creepage distacne和2.5mm air clearance,並以四層板為例,板子的上層和底層要設計隔離線路,距離在扣掉公差後還至少需要4.6mm,圖示如下
layout sample 1   
上圖中右邊有I/O port,分別以USB和LAN為例,中央白色區域則為隔離距離,需要至少4.6mm,在白色區域內上下層都不能走線,僅能透過isolation IC連結兩邊
此外右邊上下的螺絲孔柱不能接地和金屬連結,也就是右邊要完全隔離開來,此外也要預留EMC component的位置,EMI component也需要符合creepage distance的要求
在實務上,符合距離的零件通常體積都很大,因此設計越小越小,但也因此犧牲了EMC,廠商一般都有提供EMC layout guide,這在routing時也必定要請相關人員詳讀
一般的EMC建議layout有可能會像是下圖 
isolation component   
可以看到在四層板子結構中,上層和底層的確都有做到4.6mm的概念在,但在中央層就會有交錯的設計
這對於EMC的確是有幫助,但是前提是PCB版要能夠符合規範做到無空隙連結(solid conductive),會想做醫療產品量的PCB板廠一般都對這個很陌生,這需要高低溫和一些特殊的測試,重點是耗時是以月計算。因此建議忽略isolation component廠商給的這方面建議,直接lay成下面的樣子吧,也就是每一層都直接隔出所需的距離吧
isolation component 2  
這當然會影響EMC,會讓EMC變糟,因此預留EMC所需零件的位置是相當重要的,所需的時間也會超過一般非醫療產品的時間,在設計開發初期的時程最好就納入考量 

小結:
決定耐壓值和絕緣距離後,零件選取會影響成本甚大,而一般大廠在委託ODM時,初步篩選也是確認這方面的能力
在零件挑選及layout上都有各自的"眉角",說破不值錢,但是不知道就要花很多錢(和時間)了 

 

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