EO_505

ELETTRONICA OGGI 505- OTTOBRE 2022 32 TECH INSIGHT POWER SUPPLIES In termini di tecnologia, i moderni alimentatori utilizzano tecniche di controllo digitale, non solo migliorando l’efficienza ma, nel caso dei laser medicali, anche migliorando l’affidabilità dell’attrezzatura a causa del suo principio di funzionamento basato sull’energia pulsata che è nota per essere stressante per i componenti elettronici. Come presentato in precedenza nella parte di questo articolo dedicata alla soluzione di potenza del laser a LED, l’utilizzo del controllo digitale offre enormi vantaggi in termini di gestione dell’energia. È possibile controllare l’unità di potenza a un solo bit e regolare tutti i parametri ciclo per ciclo. Per esempio, durante un intervento chirurgico il chirurgo potrebbe richiedere più potenza o impulsi più lunghi per l’ablazione del tumore. Controllato dal computer incorporato, l’alimentatore può essere programmato tra due impulsi per cambiare la tensione di carica e/o la quantità di energia richiesta dall’elemento emittente. Altre considerazioni Di seguito una sintetica panoramica degli altri aspetti che i progettisti del settore power dovrebbero tenere in considerazione. Sicurezza – Non c’è dubbio che avere a che fare con alte tensioni e una quantità significativa di energia richiede una grande attenzione alla sicurezza. Di solito incorporato in un’apparecchiatura finale, ovviamente l’alimentatore deve essere conforme alle norme generali di sicurezza e ambientali, ma durante il processo di progettazione i progettisti di potenza devono prestare particolare attenzione a tutti i rischi relativi ai pericoli inerenti alle alte tensioni. Rischio – Per quanto riguarda gli alimentatori inclusi nelle apparecchiature finali e non le apparecchiature mediche in quanto tali, alcuni clienti stanno richiedendo un’analisi completa di valutazione del rischio, ad esempio ISO 14971, che deve essere considerata fin dal primo giorno. EMI – La commutazione di energia ad alto picco genera emissioni elettromagnetiche e disturbi di linea che possono interferire con altre apparecchiature mediche. Il filtraggio e la correzione del fattore di potenza richiedono un’attenzione speciale durante la fase di progettazione non solo per rispettare le norme e i regolamenti al momento della certificazione, ma per prendere conoscenza dell’invecchiamento dei componenti di filtraggio, ad esempio i condensatori elettrolitici, durante tutto il tempo di vita dell’attrezzatura. Rumore e temperatura – Oltre alle normative locali, le istituzioni ospedaliere, mediche e para-mediche richiedono che le apparecchiature elettroniche funzionino senza rumore udibile. Considerando che le apparecchiature laser includono una serie di elementi di dissipazione, il raffreddamento forzato è spesso richiesto. Per ottenere un buon raffreddamento con il minimo rumore udibile, i produttori stanno usando grandi ventilatori che ruotano a basse velocità per raffreddare i loro sistemi. Per sicurezza, i banchi di condensatori e gli alimentatori sono alloggiati in scatole sigillate, limitando il raffreddamento alla conduzione attraverso lo chassis. Questo è un punto importante da considerare durante la progettazione di alimentatori per laser medicali. In che modo le nuove tecnologie di potenza possono avvantaggiare i laser medicali? Se per molti anni le dimensioni di un alimentatore per l’uso del laser medico non sono state un elemento cruciale, lo scenario vamodificandosi. I produttori di laser medicali stanno considerando una nuova generazione di laser “portatili” per l’assistenza domiciliare e per aumentare la mobilità dei servizi medici. La ricerca per sviluppare laser LED più potenti e con lunghezze d’onda combinate sta mostrando buoni progressi. Il controllo operativo è facilmente eseguibile su un tablet (niente più display integrati), ma naturalmente parti dell’attrezzatura richiederanno una “dieta” seria per ottenere la portabilità. Nel caso dei laser a LED, i supercondensatori basati sulle nanotecnologie stanno offrendo livelli decisamente importanti di capacità per immagazzinare alta energia e utilizzando semiconduttori Wide Band Gap, ad esempio Gallium Nitride, Silicon Carbide, la dimensione dell’alimentatore potrebbe essere ridotta di un fattore x3. Questo è molto promettente e non vi sono dubbi che i laser medicali a LED beneficeranno delle ultime tecnologie e innovazioni che avvengono nell’industria dell’alimentazione. Un ultimo aneddoto Nel 1917, Einstein propose il processo che rende possibile il laser, chiamato emissione stimolata. Teorizzò che oltre ad assorbire ed emettere luce spontaneamente, gli elettroni potevano essere stimolati ad emettere luce di una particolare lunghezza d’onda. Ci sono voluti quasi 40 anni prima che gli scienziati trasformassero la proposta di Einstein in fatti, mettendo i laser sulla strada per diventare gli strumenti potenti e onnipresenti che sono oggi, ma ha anche detto: “Non ho alcun talento speciale. Sono solo appassionatamente curioso”, e questo è il motto di molti progettisti di potenza che sviluppano soluzioni di potenza per la prossima generazione di laser medicali.