Seguridad del usuario para el dispositivo de batería con alimentación contra el mal uso de la fuente de alimentación

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Quiero diseñar un circuito de seguridad para un dispositivo alimentado por batería que mida la impedancia del cuerpo humano. Está diseñado para ser alimentado únicamente por una batería externa (5 V) a través de un cable USB. Pero quiero asegurarme de que incluso si el dispositivo está conectado a una fuente de alimentación incorrecta por error (por ejemplo, un cargador USB defectuoso con fugas a 230 V), el usuario está seguro. También estoy limitado en el tamaño de PCB. ¿Qué tipo de circuito o IC debo buscar para este propósito? No pude encontrar ningún regulador que pueda tolerar un voltaje de entrada tan alto.

    
pregunta zud

5 respuestas

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Necesitas estudiar aislamiento. Si coloca un conector USB en el dispositivo, necesitará dos medios de protección al paciente, 5kV de aislamiento y voltaje de trabajo de 250V para que sea médicamente seguro. Hay módulos aislados DC-DC disponibles. Todo esto está contenido en IEC-60601. Estudialo. Las personas son asesinadas por diseñadores que no siguen las reglas.

    
respondido por el Matt Young
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Hacer que esta tensión frente a la tensión de red en Vcc parezca un poco equivocado (en lugar de asegurarse de que nunca esté enchufado a la red), pero aquí es cómo lo abordaría, como sugiere @BrianDrummond.

Si eso no es realista para su caso, recomiendo aislar completamente el estímulo y el receptor mediante el uso de transformadores, y el diodo o el zener que sujetan las entradas y salidas a los transformadores. La preocupación es que si tiene 230 VCA en estos diodos, se freirán y dejarán de hacer su trabajo. Intentaría buscar diodos que puedan soportar eso, pero no estoy seguro de que tengas suerte.

Por lo tanto, para estar a salvo, probablemente usaría un convertidor DC-DC aislado para generar Vcc, prestando atención a los modos de falla probables del dispositivo que usa. Es poco probable que las cañerías penetren. Con suerte, no habría forma de que el 230V CA encuentre su camino hacia el lado aislado, pero la investigación sobre eso dependerá de usted. Incluso si la red eléctrica puede sobresalir por un rato, la idea es que los diodos duren lo suficiente como para que falle el convertidor.

Francamente, la forma más fácil de hacerlo es simplemente usar fuente de alimentación que cumple con IEC 60601 o simplemente integra un soporte de batería para que no haya otra manera de conectar el suministro incorrecto.

    
respondido por el Scott Seidman
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Un enfoque contra la mala conexión es eliminar el cable USB y usar otro tipo de conector como la conexión de la batería al equipo.

Puede usar un conector USB separado en el paquete de la batería para propósitos de recarga, y un interruptor mecánico "break before make" de 2 polos configurado para "cargar" o "usar" para conectar la batería al circuito de carga o a la salida. Luego se puede garantizar el aislamiento hasta la tensión nominal del interruptor.

Hay otros enfoques, pero esto tiene los beneficios de la simplicidad y la obviedad en su funcionamiento, lo que le ayudará si debe presentar un caso de seguridad para ello.

    
respondido por el Brian Drummond
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Creo que consideraría una fuente de alimentación de batería de litio y el diseño de un bloqueo mecánico de algún tipo para que la unidad no pueda usarse mientras está conectada al cargador (quizás los conectores para las sondas cubren físicamente un puerto micro-USB).

También coloca un enclavamiento eléctrico allí, por lo que incluso si un usuario determinado anula el enclavamiento mecánico, no se puede usar mientras se está cargando. Y lea los estándares, asegúrese de cumplir al 100% con los estándares de seguridad y las mejores prácticas actuales, y tal vez luego consulte a un abogado sobre la responsabilidad del producto.

Definitivamente, trataría el cable USB como una conexión a la red eléctrica si tiene algún tipo de conexión con un ser humano que sea diferente al contacto casual, y especialmente si se trata de un dispositivo médico.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Este es un lugar donde podrías matar a un paciente muy fácilmente. Instale un soporte de batería, use la batería de menor voltaje que pueda satisfacer el circuito, desarrolle la impedancia de entrada más alta que pueda tolerar y NO proporcione ningún medio para conectar el dispositivo directamente al USB. Si la transferencia de datos a través de USB es un requisito, use optoaisladores.

    
respondido por el TDHofstetter

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