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醫(yī)療設(shè)備中開關(guān)電源的常見故障與維修

發(fā)布時(shí)間：2015-01-27 責(zé)任編輯：xueqi

【導(dǎo)讀】根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電源的故障占機(jī)器故障的60%以上，且大部分為開關(guān)電源。故對儀器維修人員來講，熟練掌握開關(guān)電源的基本組成、工作原理以及故障排除經(jīng)驗(yàn)非常重要。
　　
1.開關(guān)電源簡介
　　
1.1.開關(guān)電源
　　
大多數(shù)開關(guān)電源主要由電磁干擾濾波器、防浪涌控制電路、整流濾波電路、開關(guān)變壓器、開關(guān)元件、脈寬調(diào)制組件等元器件組成。
 
圖1：反激式開關(guān)電源電路拓?fù)?/div>
 
開關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)有串聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu)、并聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu)、正激開關(guān)電源結(jié)構(gòu)、反激開關(guān)電源結(jié)構(gòu)、半橋開關(guān)電源結(jié)構(gòu)、全橋開關(guān)電源結(jié)構(gòu)等。由于反激開關(guān)電源為最基本結(jié)構(gòu)之一且廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域,故下面重點(diǎn)介紹。
　　
1.2. 反激開關(guān)電源
　　
反激開關(guān)電源的工作原理可概括為：功率管開啟時(shí)，變壓器只存儲(chǔ)能量，不對次級提供能量；關(guān)斷后，變壓器將能量向次級釋放，電路拓?fù)淙鐖D1所示。它具有電路簡單(節(jié)省一個(gè)大電感)、不怕負(fù)載短路等優(yōu)點(diǎn)，但由于鐵芯處于單向磁化狀態(tài)，為防止磁飽和，需要大鐵芯，也就意味著大體積，故廣泛應(yīng)用于100—150W的中小功率開關(guān)電源。
　　
1.3 邁瑞PM9000監(jiān)護(hù)儀的電源部分
　　
某監(jiān)護(hù)儀的電源部分整體功能框圖見圖2,電源各模塊的功能和關(guān)系如下。
 
圖2：電源部分整體功能框圖
 
①AC/DC模塊將交流220 V轉(zhuǎn)換成直流16.8 V,上電即輸出,直接供給電池模塊和開關(guān)模塊,該模塊采用UC3843芯片構(gòu)成開關(guān)電源。
　　
②DC/DC(5 V)和DC/DC( 12 V)模塊在監(jiān)護(hù)儀工作時(shí)供電,需開關(guān)模塊觸發(fā)后才輸出,輸人為16.8 V或電池電壓,輸出則供給主板、液晶、風(fēng)扇、泵等,其中DC/DC(5V)模塊采用MC34167單片電源轉(zhuǎn)換器,而DC/DC(12 V)模塊采用UC3843芯片構(gòu)成開關(guān)電源。
　　
③開關(guān)模塊的電源由16.8 V或電池電壓經(jīng)LP2950芯片直接轉(zhuǎn)成5V供給,當(dāng)按下電源按鍵時(shí),脈沖經(jīng)整形后送給RS觸發(fā)器保持高電平,從而將16.8 V或電池電壓接人后級DC/DC (5 V)和DC/DC(12 V)模塊,即進(jìn)入正常工作模式。
　　
④電池模塊通過UC3906也、片方便有效地頭現(xiàn)充放電管理。
　　
⑤電壓監(jiān)控模塊為具有I2C總線的AD及DA轉(zhuǎn)換器PCF8591,可及時(shí)將各部分電壓的數(shù)值傳輸?shù)街靼濉?/div>
　　
由于大部分電源故障發(fā)生在16.8 V前級輸出,故下文選取AC/DC模塊進(jìn)行分析,圖3為結(jié)合實(shí)物電路板逆向繪出的電路原理圖。結(jié)合本文上面內(nèi)容介紹,可以得出結(jié)論:本模塊采用了以UC3843芯片為核心的隔離型反激開關(guān)電源結(jié)構(gòu)。
 
圖3：AC/DC模塊電路原理
 
220V交流電壓經(jīng)過電磁干擾濾波器、防浪涌控制電路、整流濾波電路后得到約308 V直流電壓。此直流高壓被高頻變壓器斬波和降壓,變成幾十千赫茲的矩形波電壓,再經(jīng)過整流濾波就得到直流輸出電壓。這是固定頻率、改變脈沖寬度的調(diào)壓原理。
　　
剛啟動(dòng)開關(guān)電源時(shí),UC3843暫由R1、R2等提供工作電壓,一旦開關(guān)功率管轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài),則由自饋線圈經(jīng)R3供電。輸出電壓先經(jīng)TL431構(gòu)成 的反饋電路,再通過光耦隔離輸入1腳作為誤差電壓Vr,同時(shí)與電流在取樣電阻Rn上建立的電壓作比較,進(jìn)而控制輸出脈沖占空比,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。
 
2.常見故障
　　
在開關(guān)電源中,由于電源輸入部分工作在高電壓、大電流的狀態(tài)下,故障率最高。其次是大功率開關(guān)管和其保護(hù)電路較易損壞,再就是脈寬調(diào)制器及周邊相關(guān)電路容易出現(xiàn)故障。圖3中易壞元器件已用圈標(biāo)出,皆為實(shí)際工作中的實(shí)例。為了更好地理解它們,具體故障按檢測流程分塊說明如下。
　　
①保險(xiǎn)絲F1和F2、溫控電阻TR、橋堆BR,以一級維修即可,但有關(guān)電源部分的故障應(yīng)進(jìn)行深人上各元器件損壞,現(xiàn)象為前級無直流308V高壓輸出；其檢測方法比較簡單,用萬用表找出損壞元器件更換即可。
　　
②分壓電阻R1、R2等,如直流308V高壓正常,Vcc上無啟動(dòng)電壓,則重點(diǎn)檢查這一供電電路。
　　
③開關(guān)功率管2SK2485損壞,可用一極管擋檢測,查看是否擊穿;限流電阻 Rl1、R10 和保護(hù)電阻R70如檢測到開關(guān)功率管2SK2485已損壞,大多數(shù)情況下,其保護(hù)電路也會(huì)存在問題,因而得逐一排查，重點(diǎn)為上述電阻。
　　
④UC3843心片損壞,可通過一極管擋測量75腳來判斷,二極管D4擊穿。更換UC3843時(shí),要小心,容易虛燥。熱風(fēng)槍拆燥臺(tái)選擇如下參數(shù):溫度5—6 擋風(fēng)速 1—2擋。
 
3.維修方法
　　
檢修電源首先要檢查在斷電狀態(tài)下有無明顯的短路、元器件損壞故障。打開電源的外殼,檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷,再觀察電源的內(nèi)部情況,如果發(fā)現(xiàn)電源部分的元件破裂,則應(yīng)重點(diǎn)檢査此元件,一般來講這是出現(xiàn)故障的主要原因,嗅一下電源內(nèi)部是否有糊味,檢查是否有燒焦的兀器件,問一下電源損壞的經(jīng)過,這一點(diǎn)對于維修任何設(shè)備都是必需的。在初步檢査以后,還要對電源進(jìn)行更深人的檢測,具體步驟可參考圖4。
 
　
圖4：電源檢測流程
 
4.結(jié)論
　　
醫(yī)療設(shè)備的維修可分為一級或者板級維修、二級或者片級維修兩個(gè)階段，一般情況下，熟練掌握一級維修即可。但有關(guān)電源部分的故障應(yīng)進(jìn)行深人的片級維修通過有效科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，將大大降低維修成本，提高維修效率。
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