李廣

摘 要：本文首先闡述了醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理，進(jìn)而分析了醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)故障問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的維修辦法。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)μ岣哚t(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的維修效率和質(zhì)量有所幫助。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療設(shè)備；開(kāi)關(guān)電源；故障；維修

中圖分類(lèi)號(hào)：TM643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理

大多數(shù)的醫(yī)療設(shè)備都離不開(kāi)安全、穩(wěn)定的電源，且很大一部分為開(kāi)關(guān)電源。由于醫(yī)療設(shè)備本身的特殊性，使得設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的互換性較差，這給維修工作增添了一定的難度。所以，了解并掌握醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理尤為重要。開(kāi)關(guān)電源一般都是由主回路和控制回路兩部分構(gòu)成，其中主回路是將交流電網(wǎng)中的電能傳遞給負(fù)載的回路，而控制回路則是按照輸入/輸出條件對(duì)主回路工作狀態(tài)進(jìn)行控制的回路。目前，大部分醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源中的控制回路都是集成化電路，也被稱(chēng)之為集成控制器。由于醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用了集成控制器，從而使得開(kāi)關(guān)電源控制組件的數(shù)量大幅度減少，開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和工作程序也隨之簡(jiǎn)化，進(jìn)一步提高了電源本身的安全性和可靠性。醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源中包括以下元器件：開(kāi)關(guān)變壓器、輸出整流等等。開(kāi)關(guān)電源的具體工作原理如下：交流電源輸入并經(jīng)過(guò)整流濾波之后轉(zhuǎn)換為直流電源，通過(guò)PWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管，將轉(zhuǎn)換后的直流電源直接加至開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)上，隨后開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)會(huì)感應(yīng)出高頻電壓，再經(jīng)過(guò)整流濾波后供給負(fù)載，輸出部分利用一定的電路反饋給控制電路，對(duì)PWM的占空比進(jìn)行控制，以此來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。圖1為醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的工作原理。

從圖1中可以清楚的看到，由開(kāi)關(guān)變壓器和開(kāi)關(guān)元件所構(gòu)成的功率變換電路是整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的核心組成部分，其中開(kāi)關(guān)變壓器需要承受高頻工作狀態(tài)，所以一般會(huì)采用比較特殊的合金磁芯進(jìn)行制作，而開(kāi)關(guān)元件則分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是自動(dòng)激發(fā)式開(kāi)關(guān)元件，另一類(lèi)是被動(dòng)式開(kāi)關(guān)元件。開(kāi)關(guān)電源的控制方式有以下三種：脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制以及混合調(diào)制，圖1中給出的是最為常見(jiàn)的脈寬調(diào)制。利用相應(yīng)的調(diào)制組件可以對(duì)脈沖的寬度和頻率進(jìn)行控制，從而為整個(gè)電路提供矩形脈沖序列。醫(yī)療設(shè)備的種類(lèi)相對(duì)比較多，并且醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的電路樣式也均不相同，但是這些開(kāi)關(guān)電源的工作原理卻是相通的，并且主要結(jié)構(gòu)也非常相似，大體上可將開(kāi)關(guān)電源的回路分為三個(gè)部分，即整流電路、線(xiàn)路濾波器、浪涌電流抑制電路。在這三個(gè)部分當(dāng)中，整流電路的作用最為明顯，它能夠?qū)⑤斎腚娐分械慕涣麟娹D(zhuǎn)換為供設(shè)備使用的直流電，濾波器主要起衰減高頻干擾的作用，浪涌電流抑制電路的主要作用是抑制線(xiàn)路中的浪涌電流。

2 醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)故障問(wèn)題分析

2.1 故障分類(lèi)

根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的元件損壞可將其故障分為以下幾種類(lèi)型：電感性、電容性以及電阻性器件損壞引起的故障；功率半導(dǎo)體元器件損壞引起的故障；光電耦合器損壞引起的故障；晶振、風(fēng)扇等電源硬件設(shè)備損壞引起的故障。

按照開(kāi)關(guān)電源的工作流程又可將其故障分為以下幾種類(lèi)型：PWM電路故障；DC轉(zhuǎn)換器故障；交流輸入故障；驅(qū)動(dòng)電路故障。上述故障僅僅是醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源最為常見(jiàn)的幾種故障類(lèi)型。

2.2 故障成因

醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的故障成因可歸納為以下幾個(gè)方面：由于輸入電路產(chǎn)生出直流高壓，從而導(dǎo)致二極管損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成功率管損壞；當(dāng)輸入電路當(dāng)中的高壓濾波電容漏電量超限時(shí)，會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源本身的負(fù)載能力降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電源啟動(dòng)限流的電阻被燒損；如果高壓濾波電容失效或是高頻變壓器的次級(jí)繞組的整流二極管過(guò)熱，則會(huì)引起波紋電壓增大，由此容易造成整機(jī)異常；由于功率開(kāi)關(guān)管損壞，造成振蕩器停止工作，致使無(wú)直流電流輸出；因光電耦合器或是電壓調(diào)整部分損壞，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源自穩(wěn)功能喪失，從而使得電壓輸出不穩(wěn)定，這樣一來(lái)可會(huì)造成整機(jī)工作異常；由于輸出端的負(fù)載或是空載電流過(guò)小，或是某一路輸出發(fā)生故障，致使電源啟動(dòng)后立即進(jìn)入到保護(hù)狀態(tài)，造成各路直流無(wú)輸出。

3 醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的維修辦法

3.1 維修要點(diǎn)

3.1.1 在對(duì)醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行維修前，要先熟悉其基本工作原理，并能看懂電路圖，然后按照開(kāi)關(guān)電源的功能將之分解為若干個(gè)基本單元，再繪制出結(jié)構(gòu)框架圖，以此來(lái)作為故障維修時(shí)的主要參考依據(jù)，這樣有助于快速查明故障問(wèn)題的發(fā)生原因，進(jìn)而對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，有利于提高維修速度。

3.1.2 維修過(guò)程中，可以在開(kāi)關(guān)電源板的輸出端接入一個(gè)匹配的假負(fù)載，如大功率電阻，這樣做能夠排除負(fù)載故障對(duì)開(kāi)關(guān)電源的影響，還可以解除輕載保護(hù)，同時(shí)還能有效避免開(kāi)關(guān)管因飽和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而損壞，最為重要的是，可以防止維修過(guò)程中輸出電壓過(guò)高導(dǎo)致負(fù)載損壞的情況發(fā)生。

3.1.3 在對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)當(dāng)先對(duì)電源板進(jìn)行觀(guān)察，看是否有明顯的元件損壞情況，隨后再對(duì)保險(xiǎn)管進(jìn)行檢查，看有無(wú)熔斷、漏液或是電阻損壞等情況，完成上述步驟之后，便可對(duì)元件的損壞原因進(jìn)行分析，由此判斷出導(dǎo)致故障的具體原因，采取有效的方法進(jìn)行維修。采用這樣的方法對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行維修，不但能夠加快速度，而且還能簡(jiǎn)化流程，有利于維修效率的提高。

3.1.4先加電，然后對(duì)各組的輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，若是電壓顯示正常，則表明開(kāi)關(guān)電源正常，負(fù)載電路出現(xiàn)故障；如果某個(gè)輸出支路異常，則可判斷故障發(fā)生在該支路上，此時(shí)只需要對(duì)該支路進(jìn)行維修即可消除故障，使開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)工作。需要特別注意的是，醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源的工作頻率大多都在幾十到上千赫茲不等，所以不能使用普通管代替脈沖整流管，若是輸出電壓均偏高或是偏低，則應(yīng)當(dāng)對(duì)電源的穩(wěn)壓電路進(jìn)行重點(diǎn)檢查，具體包括放大電路、耦合電路、取樣電路以及調(diào)制電路等。

3.1.5 若輸出電壓全部偏低，則應(yīng)當(dāng)先對(duì)開(kāi)關(guān)管的集電極電壓進(jìn)行測(cè)量，如果該電壓達(dá)不到300V，那么表明市電的整流濾波電路當(dāng)中的某個(gè)元件損壞，一般更換該元件便可消除故障問(wèn)題。需要特別注意的是，在對(duì)熔斷絲進(jìn)行更換前，應(yīng)當(dāng)查明導(dǎo)致熔斷的具體原因，若是短路故障引起的熔斷，需要先消除短路，否則即使更換熔斷絲，也還存在熔斷的風(fēng)險(xiǎn)。由于濾波電容故障相對(duì)比較隱蔽，尤其是在其容量減小時(shí)，集電極電壓的下降幅度不太明顯，使用萬(wàn)用表很難準(zhǔn)確判斷，而采用示波器則能夠更加直觀(guān)地觀(guān)察到故障問(wèn)題，這是因?yàn)樵谇闆r下，交流成分會(huì)顯著增大。

3.1.6 如果開(kāi)關(guān)電源的集電極電壓正常，那么應(yīng)當(dāng)對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，確定是開(kāi)關(guān)管損壞引起的故障問(wèn)題時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行更換。在更換前，要對(duì)開(kāi)關(guān)管的保護(hù)電路進(jìn)行認(rèn)真檢查，以免因保護(hù)電路失效造成開(kāi)關(guān)管損壞。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行檢查，借此來(lái)排除因負(fù)載故障導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管過(guò)載損壞的情況。此外，在維修時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮到脈寬調(diào)制電路中的保護(hù)，如啟動(dòng)保護(hù)電路、穩(wěn)壓保護(hù)電路等。

3.1.7 如果開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管正常，那么需要判斷是激勵(lì)電路還是保護(hù)電路發(fā)生故障，具體的判斷方法如下：先加電，然后對(duì)輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，若是電壓先有后無(wú)，則表示保護(hù)電路起作用，若是并未出現(xiàn)電壓，則說(shuō)明激勵(lì)或是保護(hù)電路出現(xiàn)故障，此時(shí)可檢測(cè)電路是否能夠產(chǎn)生開(kāi)關(guān)脈沖，并觀(guān)察脈沖幅度和頻率有無(wú)異常。通常情況下，激勵(lì)電阻中的啟動(dòng)電容及電阻在正常工作狀態(tài)時(shí)是從300V中獲得啟動(dòng)電流，所以比較容易出現(xiàn)損壞，此類(lèi)情況占激勵(lì)電路故障的70%以上。

3.1.8 當(dāng)醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源出現(xiàn)高壓過(guò)流時(shí)，為了避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)以斷電的方式對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，這樣一來(lái)會(huì)增大維修難度，所以在檢修時(shí)，必須先準(zhǔn)確判斷出保護(hù)類(lèi)型，具體方法如下：使用示波器對(duì)保護(hù)電流的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，排除保護(hù)電路中元件故障后，便可繼續(xù)對(duì)故障問(wèn)題原因進(jìn)行分析。在檢測(cè)的過(guò)程中，需要特別注意的是，不可隨意斷開(kāi)保護(hù)電路，以免造成故障擴(kuò)大的情況發(fā)生。

3.2 維修實(shí)例

實(shí)例1：某型號(hào)的嬰兒保溫箱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后仍然繼續(xù)升溫，故障提示信息為“E013”，查看該設(shè)備的維修手冊(cè)，提示為“Header not Switching off”，排除熱控開(kāi)關(guān)故障后，判斷為光電耦合器性能不良引起的故障，隨后對(duì)該器件進(jìn)行了更換，保溫箱恢復(fù)正常工作。

實(shí)例2：某型號(hào)的超聲乳化儀通電開(kāi)機(jī)后操作面板無(wú)任何顯示，開(kāi)關(guān)電源發(fā)出“吱吱”聲，此時(shí)可初步判斷為電源有保護(hù)動(dòng)作。該開(kāi)關(guān)電源采用了UC3842和UC3854等PWM IC，各個(gè)IC電流檢測(cè)段全部提示存在過(guò)電流，并且各個(gè)供電端電壓存在跳變現(xiàn)象。排除PWM IC及其外圍電路損壞后，對(duì)功率器件進(jìn)行了重點(diǎn)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中一路電源的開(kāi)關(guān)管被擊穿，更換開(kāi)關(guān)管后，又對(duì)其外圍電路進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)與該開(kāi)關(guān)管相連接的高壓電容也被擊穿，隨后對(duì)該電容進(jìn)行更換并通電，主+24V輸出正常，整機(jī)工作穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源種類(lèi)較多，雖然它們的工作原理都大體相同，但卻不可以互相替代，同時(shí)，醫(yī)療設(shè)備的頻繁使用在一定程度上增大了開(kāi)關(guān)電源故障的可能性，一旦開(kāi)關(guān)電源發(fā)生故障，會(huì)造成醫(yī)療設(shè)備失靈。為此，必須采取正確的維修方法對(duì)故障進(jìn)行處理，并在最短的時(shí)間內(nèi)消除故障，使設(shè)備恢復(fù)正常工作。

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