張瑜

廣州市海珠區(qū)第一人民醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 510220

東芝B超電源原理及維修技巧

張瑜

廣州市海珠區(qū)第一人民醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 廣州 510220

本文簡要地介紹了東芝Nemio-10 B超的開關(guān)電源工作原理，探討在使用、維修過程中應(yīng)注意的問題及維修技巧。

B超；開關(guān)電源；功率因數(shù)校正；PWM控制

0 前言

東芝Nemio-10是基于Windows操作之上的一款高檔超聲系統(tǒng)，由于性能穩(wěn)定，圖像質(zhì)量超群，受到不少醫(yī)院的青睞。此機故障率相對較低，故障主要集中在電源上，電源的故障占機器故障的70%以上。本文對此機的電源進行分析，無論從經(jīng)濟上還是從縮短維修時間上都是非常必要的。

此電源可分3個部分：①功率因數(shù)校正部分；②開關(guān)電源控制(PWM)部分；③穩(wěn)壓和輸出部分。下面詳細介紹其各功能模塊的工作原理。

1 功率因數(shù)校正

圖 1 二極管橋+電容輸入的AC/DC轉(zhuǎn)換電路

圖 2 傳統(tǒng)AC/DC轉(zhuǎn)換電路的電流、電壓波形

為了更好理解功率因數(shù)校正的原理，先分析熟悉的二極管橋和電容輸入，進行AC/DC轉(zhuǎn)換的電路。開關(guān)電源前端采用傳統(tǒng)二極管橋和電容輸入來進行AC/DC轉(zhuǎn)換，電路及電流電壓波形如圖1、圖2所示：

從電壓電流波形可知，只有當(dāng)AC的線電壓大于電容的電壓整流橋堆才會傳導(dǎo)電流，由此產(chǎn)生的正半矢量電流波型包含大量諧波，從而降低了功率因數(shù)。功率因數(shù)校正的目的是使電流波形成為類似于電壓波形的正弦波形，在此過程中，電源就像是AC線上的電阻性負載。圖3是有源功率因數(shù)校正實現(xiàn)圖，是把高頻轉(zhuǎn)換器置于整流橋與電容器之間，這樣就可使平均輸入電流成為正弦電流，達到功率因數(shù)校正的目的。

圖 3 有源功率因數(shù)校正實現(xiàn)圖

有了功率因數(shù)校正的概念，下面再來分析東芝B超的功率因數(shù)校正的實現(xiàn)過程。圖4是東芝B超實際電源的功率因數(shù)校正的電路，圖4中的U1、Q2、Q3、T1、CR8構(gòu)成了功率因數(shù)校正電路的高頻轉(zhuǎn)換器，U1是圖3的PWM控制器，T1是圖3的Lp，Q2、Q3是圖3的Q1，CR8是圖3的D2，C19、C20是圖3的Cin。

其工作過程如下：220V的交流電經(jīng)橋堆D1整流成直流電壓，經(jīng)T1、CR8、R8、R9、R10及穩(wěn)壓管VR1給U1（F5332P）供電，U1得電工作，在8腳輸出脈沖方波給Q2、Q3，在它們的作用下，T1使輸入的平均電流成為正弦電流，達到功率因數(shù)校正的目的。經(jīng)CR8整流穩(wěn)壓，C19、

C20濾波后輸出約385V的直流電壓，此電壓經(jīng)分壓電阻R29、R30、R31加到U1的4（OVP）腳，當(dāng)輸出電壓高于385V時，U1的8腳停止輸出脈沖。當(dāng)輸出電壓低于385V時，U1又重新工作；當(dāng)U1工作輸出脈沖期間，電感線圈（變壓器）T1的附繞組T1B繞組產(chǎn)生感生電流，經(jīng)二極管CR11、CR12整流，電容C9、C10濾波后給U1反饋供電。

圖 4 東芝Nemio-10電源的功率因數(shù)校正電路

圖 5 PWM控制部分電路

2 開關(guān)電源的PWM控制部分

該開關(guān)電源分為兩組，分別由兩個PWM控制器U2、U3（M51995）來完成，U2控制產(chǎn)生5V、3.3V、-10V三組電壓；U3控制產(chǎn)生12V、24V兩組電壓。M51995各腳的功能如圖5中U2、U3所示，其中2腳Vout是脈沖輸出端，5腳OFF/ON是脈沖輸出開關(guān)，當(dāng)OFF/ON高電平時，Vout沒有脈沖輸出，當(dāng)OFF/ON低電平時，Vout輸出脈沖電壓，電源開始工作。U2和U3兩IC的OFF/ON受光耦器PC3控制，而PC3的控制端及部分穩(wěn)壓電路的供電由功率因數(shù)校正部分的電感T1的附線圈T1A感應(yīng)提供，當(dāng)功率因數(shù)校正電路不工作時或故障時，后面的電路都不會工作，這是維修中比較關(guān)鍵的一點。

工作原理如下：經(jīng)功率因數(shù)校正電路輸出的385V高壓經(jīng)R32、R33、R34電阻分壓，向C25充約18V電壓，為U2的正常啟動儲備了能量。U2工作與否受光電耦合器PC3的控制，U2工作后在變壓器T2的線圈T2A產(chǎn)生感生電流，經(jīng)CR15整流，C24濾波給U3提供工作電源，U3得電后開始工作，同時通過CR16向U2本身饋送電源。因為PWM控制器在待機狀態(tài)下所需的電流很小，只需90μA，一旦工作后，所需電流急劇上升, 功率因數(shù)校正電路輸出的385V高壓經(jīng)R32、R33、R34電阻分流已經(jīng)無法滿足需要，C25的電壓隨之下降，必須有自饋電來補充，這種電路很常見。

圖 6 穩(wěn)壓輸出部分電路

3 穩(wěn)壓輸出部分

這部分的電路如圖6所示。

當(dāng)接上220V電源，功率因數(shù)校正電路開始工作，在T1的付線圈T1A產(chǎn)生感生電流，經(jīng)過CR50、51、52、CR7組成的整流橋整流C8濾波點亮LED1的指示燈，產(chǎn)生約18V的電壓，向U7、U10提供電源，為整個電源的開啟控制及穩(wěn)壓輸出提供了準備。

當(dāng)開關(guān)閉合時，即JP7的第5、第6腳短接時，電流通過LED1、PC3A及R176，使光電耦合PC3A發(fā)光管得電工作，而光敏三極管達飽和，即U2、U3的5腳（OFF/ ON）與地相接，U2、U3具備了工作條件，在第二腳V out脈沖輸出，電源開始工作。整流輸出的5V電壓經(jīng)R129、R87、R95、R94分壓，加在可調(diào)整穩(wěn)壓器U5的1腳的電壓約2.49V，當(dāng)輸出的電壓高于或低于5V時，加在可調(diào)整穩(wěn)壓器U5的1腳的電壓值就會變，使U5的3腳的電流跟隨改變，通過光電耦合PC2A使U2的8腳（F/B）的電壓也跟隨變化，促使U2改變輸出脈沖的寬度，達到穩(wěn)壓的目的。U9、PC5A組成12V的穩(wěn)壓電路，原理同5V穩(wěn)壓，這里不再贅述。PC1A、VR7、VR5、VR8、VR9組成-10V、5V、12V、24V的過壓保護；U11、Q13、PC1A組成3.3V過壓保護。

4 維修技巧

接通電源，LED1指示燈亮，說明功率因數(shù)調(diào)整這部分電路正常。若電源不能開啟應(yīng)重點查“開關(guān)電源的PWM控制部分”、“穩(wěn)壓輸出部分”這兩部分的電路。若LED1指示燈不亮，重點查功率因數(shù)校正、前端輸入電路部分電路。

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Principle and Troubleshooting Skill of Toshiba B-Ultrasound System

ZHANG Yu
Equipment Department,Haizhu District No.1 People's Hospital,Guangzhou Guangdong 510220,China

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.07.020

1674-1633(2010)07-0054-03

2009-12-09

2010-04-06

作者郵箱：zhyu_1@tom.com

Abstract:This paper introduces the principle and troubleshooting skill of Toshiba Nemio-10 B-ultrasound system,and discusses the important notice during troubleshooting.

Key words:B-ultrasound system;switch power supply; power factor correction; PWM control