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医療アプリケーションに最適なDC/DCコンバータの選択と適用 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 1991 2025. 3. 25 |
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医療アプリケーションに最適なDC/DCコンバータの選択と適用 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、電源回路におけるDC/DCコンバータの役割と安全性が求められる医療用機器に使用するDC/DCコンバータについて解説した記事をご紹介します。 ■医療アプリケーションに最適なDC/DCコンバータの選択と適用 医療用機器に使用する電源は、装置が故障した場合でも操作者や患者を危険にさらさないことを保証する必要があります。そのため、医療用機器の安全を規定する国際規格としてIEC60601-1があります。 IEC60601-1では、リスクの程度に応じて製品カテゴリがB形、BF形、 CF形に分類されています。Bは身体、BFは身体フローティング、CFは心臓フローティングを意味し、B形は患者に接触する機器、BF形は血圧モニタなどのように患者の皮膚に直接接触する機器、CF形は患者の心臓に接触する機器で最も安全を要求されます。BF形とCF形は、フローティング状態でグランドから分離しておかなければなりません。 IEC60601-1では、絶縁や分離という表現を使わずに保護手段(MOP：Means of Protection)という概念が導入され、患者保護手段(MOPP)と操作者保護手段(MOOP)を個別に設定するように求めています。これは、患者と操作者には危険度に差があるためです。基本絶縁は1×MOP、強化絶縁は2×MOPが必要で、患者と接続される機器では2×MOPPが最低限必要です。 IEC60601-1に対応する電源を設計するには多くの時間とコストがかかるので、一般的にはIEC60601-1に対応する市販製品を活用することになります。 【アプリケーションラボ】では、医療用機器に使用するDC/DCコンバータの役割について解説した後、医療アプリケーション向けに開発されたXP Power社のJMRシリーズDC/DCコンバータを紹介しています。 XP Power社のJMRシリーズはIEC60601-1医療安全規格に準拠しており、2×MOPPで患者との接触がある医療用機器に適した設計がされています。BF形やCF形の医療用機器に幅広く使用されており、EMC(電磁両立性)要件も満たしています。さらに、EMCフィルタを追加することで、医療用機器システムとの統合も容易にできます。 入力電圧範囲が4：1であることを特徴とし、入力電圧は12V、24V、48Vの3種類、出力電圧は5V、12V、15V、±5V、±12V、±15Vの６種類が用意されています。スイッチング周波数は300kHzです。サイズは20.3×31.8×10.2mmと超小型で、プリント基板実装デバイスです。3mmのスルーホールリードを備えています。 そのほか、AC5000Vの強化絶縁を備え、絶縁容量は17pFで患者リーク電流が2μAとリーク電流が非常に低く抑えられており、高効率で無負荷時の消費電力を最小限に抑える機能を持っています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。  JMR10シリーズ医療用DC/DCコンバータ ▽JMR10 医療用DC/DCコンバータ(10W、24V入力/5V出力)【JMR1024S05】 入力電圧は24V(9V～36V)、5V出力。最大出力電流は2A、全負荷入力電流は491mA。出力リップル電圧は75mV(pk-pk)、効率は84.9%。無負荷時の消費電力は6mAですが、リモートで無効にすることで3mAに削減することができます。 ・単価：￥11,251(税込) ▽JMR10 医療用DC/DCコンバータ(10W、48V入力/12V出力)【JMR1048S12】 入力電圧は48V(18V～75V)、12V出力。最大出力電流は833mA、全負荷入力電流は237mA。出力リップル電圧は75mV(pk-pk)、効率は88%。 ・単価：￥11,251(税込) ▽JMR10 医療用DC/DCコンバータ(10W、12V入力/±15V出力)【JMR1012D15】 入力電圧は12V(4.5V～18V)、±15V出力。最大出力電流は333mA、全負荷入力電流は957mA。出力リップル電圧は75mV(pk-pk)、効率は87%。 ・単価：￥13,029(税込) |
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【マルツの技術情報】 マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします |
| ▼ 300V系GaN HEMT電源回路 【LP81：電源回路編】 GaN HEMTを採用した300V系電源回路です。回路構成は、MCU→アイソレーション回路→ゲートドライブ回路→スイッチングデバイス(GaN HEMT)→負荷です。回路動作は事前にSPICE検証しました。 資料のダウンロードはこちらから。 その他の技術情報一覧はこちらをご覧ください。回路設計に関するご相談・お見積りは無料です。こちらからお気軽にお問合せください。 |
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