Klasse I- of klasse II-voeding voor je (medische) toepassing?

AC/DC-voedingen voor elektrische apparaten hebben meestal een beschermingsklasse I of II. De term beschermingsklasse verwijst naar de mate van isolatie tussen het primaire en secundaire circuit. Deze bepaalt of een product al dan niet geaard moet zijn voor de vereiste bescherming van gebruikers tegen elektrische schokken. Dit artikel gaat in op de verschillen tussen klasse I en klasse II voedingen.

David Buck, product manager, TDK-Lambda EMEA

De medisch gecertificeerde open frame voedingen uit de CUS250M-serie kunnen worden gebruikt voor klasse I- of klasse IItoepassingen.

Klasse I-voedingen hebben een aardaansluiting, terwijl klasse II-voedingen dat niet hebben. Een product van klasse I moet twee niveaus van bescherming hebben tussen de delen onder spanning (het primair circuit) en de eindgebruiker (secundair). Als één beschermingsniveau uitvalt, is de eindgebruiker nog steeds veilig. De gebruiker wordt op die manier beschermd door één of twee isolatieniveaus (basisisolatie of versterkte isolatie) en de toepassing van een aardverbinding vanaf de metalen behuizing van het chassis van de voeding. Figuur 1 toont een klasse I-voeding met een basisisolatie. Stel dat de isolatiebarrière tussen het primaire circuit en het chassis faalt. In dat geval zal de foutstroom via de primaire aardaansluiting lopen en de aardlekschakelaar in werking treden. Daar kan je echter –ook in de Westerse wereld– niet blindelings van uitgaan. Studies laten schattingen zien van minder dan de helft van de huizen in Noord-Amerika en Europa met betrouwbare aarding. Een hoge impedantie in de aardverbinding kan leiden tot een elektrische schok en kan ernstige gevolgen hebben voor mensen met een verzwakte gezondheidstoestand.

Klasse II

Bij gebruik van klasse II-voedingen is er geen gevaar voor elektrische schokken ten gevolge van een onbetrouwbare aarding. Daarom stelt norm IEC-60601-1-11 voor medische thuiszorg ook het gebruik van klasse II-apparatuur verplicht. Een klasse II-voeding heeft doorgaans een open frame of een plastic behuizing. Deze producten hebben geen aardaansluiting nodig. De gebruiker wordt beschermd door dubbele of versterkte isolatie tussen het primaire en secundaire circuit en tussen het primaire circuit en de plastic behuizing of systeembehuizing van de voeding (zie figuur 2). Een enkele storing in één van de isolatiebarrières stelt de gebruiker www.emea.lambda.tdk.com/nl volgende vier voorwaarden worden voldaan: niet bloot aan het risico op een elektrische schok.

Figuur 3: De CUS250M met de U-profiel behuizing.

• De voeding moet 1 x MOPP (Means of Patient Protection) hebben van de ingang naar aarde (chassis) en 1 x MOPP van de uitgang naar aarde. De CUS250M beschikt hierover (zie figuur 4).

Open frame

De medisch gecertificeerde open frame CUS250M-serie van TDKLambda kan worden gebruikt in klasse I- of klasse II-toepassingen. Er zijn twee beschermingsniveaus, die worden bereikt met dubbele of versterkte isolatie. Dit type voeding kent verschillende behuizingsopties, waaronder U-profiel, met afdekking en ventilatorgekoelde modellen. In overeenstemming met de vei- ligheidsnormen moet de metalen behuizing worden geaard, aangezien er geen dubbele of versterkte isolatie is tussen voeding en chassis. Dit zou de voeding klasse I maken, aangezien een storing het chassis onder spanning zou kunnen zetten en een aardverbinding nodig is om een tweede beschermingsniveau te bieden.

Van I naar II

Er is echter een oplossing waardoor een voeding van klasse I kan worden gebruikt in een medisch hulpmiddel van klasse II. Daarbij moet aan de

• De aanraakstroom (lekstroom van de behuizing) moet in overeenstemming zijn met de veiligheidseisen van de eindapparatuur. De CUS250M-voeding heeft een zeer lage aanraakstroom van <70 µA (gemeten bij 264VAC / 63 Hz). Die is voor de meeste toepassingen aanvaardbaar.

• Het chassis van de voeding moet 1 x MOPP geïsoleerd zijn van de behuizing van de eindapparatuur. Dit kan worden bereikt door de voeding geïsoleerd in de eindbehuizing te monteren met behulp van niet-geleidende afstandhouders, waardoor in totaal 2 x MOPP en dubbele of versterkte isolatie tussen het primaire circuit en het chassis ontstaat (zie figuur 5).

• Om ervoor te zorgen dat de EMCprestaties niet nadelig worden beïnvloed, kies je een voeding die voldoet aan geleide emissies, uitgestraalde emissies en immuniteit bij gebruik als een klasse II-voeding. Naast een lage aanraakstroom met 1xMOPP van ingang naar aarde en uitgang naar isolatie, is de CUS250M ontworpen met EMImarges van tenminste 6dB.

Pre-compliance testen

Om de CE- en UKCA-markering te kunnen aanbrengen moet het eindsysteem worden gecertificeerd volgens de juiste EMC-normen. Meestal wordt EN 55011 of EN 55032 gebruikt, met de strengere klasse B voor huishoudelijke toepassingen. Veel engineers kunnen intern precompliance testen (laten) uitvoeren voordat het definitieve testwerk wordt gedaan in een geaccrediteerde faciliteit. Om te compenseren voor eventuele interne testonnauwkeurigheden wordt geadviseerd om een marge van 6dB te hanteren. Dit voorkomt dure hertesten bij de externe faciliteit, eventueel herontwerpen en/of vertraging van de productlancering.

Productnieuws

DC/DC-omzetters voor in de ruimte

De VSC-serie COTS DC/DComzetters is er voor uitgangsvermogens van 5 W tot 30 W en omvat enkele en dubbele uitgangen van 3,3, 5, 12 en 15 V met een breed ingangsbereik van 15 V tot 50 V met 80 V transiëntspanning. De VSC-serie is getest op straling tot 42 MeV/ mg/cm2 en is gegarandeerd tot

30 MeV/mg/cm2 voor SEE en getest tot 50 krad(Si) en gegarandeerd tot 30 krad(Si) voor TID. Een complete lijn van ingangsEMI-filters is beschikbaar om te voldoen aan MIL-STD-461 of gelijkwaardige vereisten voor geleide emissies.

De VSC-serie is gekarakteriseerd voor Total Ionizing Dose (TID) prestaties inclusief Low Dose Rate (LDR) en voor Single Event Effects volgens VPT's Radiation Hardness Assurance (RHA) protocol. De serie is ontworpen voor kleinere satellieten in lage aardbanen (LEO) en NASA klasse D-missies waarbij het evenwicht tussen kosten en gegarandeerde prestaties van cruciaal belang is.