湛江中心人民醫(yī)院設(shè)備科 王科文

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醫(yī)用開(kāi)關(guān)電源的原理及維修

湛江中心人民醫(yī)院設(shè)備科 王科文

【摘要】本文介紹常見(jiàn)的醫(yī)用開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向和原理，并利用實(shí)例介紹了電源常見(jiàn)故障的維修和一般的維修方法。

【關(guān)鍵詞】開(kāi)關(guān)電源；工作原理；維修實(shí)例

開(kāi)關(guān)電源是以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和截止的時(shí)間比，從而保持恒定的輸出電壓的一種電源。其一般由脈沖寬度調(diào)制控制IC和MOSFE兩部分構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源有很多優(yōu)點(diǎn)，它拋棄了傳統(tǒng)的工頻變壓器，使用高頻電子振蕩線路，與其它線性穩(wěn)壓電源比較同樣的負(fù)載能力，體積更小、重量更輕，功耗更小，效率卻大為提高。因此開(kāi)關(guān)電源在很多醫(yī)療儀器設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。各種檢驗(yàn)診療儀器、含有顯示器的醫(yī)療設(shè)備、X光電視系統(tǒng)、超聲、不間斷電源等等都采用了開(kāi)關(guān)電源。所以了解開(kāi)關(guān)電源的原理對(duì)我們工程人員來(lái)說(shuō)就變得特別重要。能有助于我們快訊找到故障部位修好儀器。

1 醫(yī)用開(kāi)關(guān)電源的工原理

醫(yī)用開(kāi)關(guān)電源目前普遍采用的脈沖寬度調(diào)制變換式開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源種類(lèi)有很多種，但工作原理都一樣，都是把220V交流電通過(guò)整流濾波電路得到的300V直流電壓。電源開(kāi)關(guān)管的連續(xù)導(dǎo)通和關(guān)斷使感性?xún)?chǔ)能元件中產(chǎn)生脈動(dòng)電流，然后通過(guò)耦合，轉(zhuǎn)換為需要的脈動(dòng)電壓．再將脈動(dòng)電壓進(jìn)行脈沖整流濾波、穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的直流電壓。開(kāi)關(guān)電源都由輸入電路、功率變換電路、控制電路、輸出電路和保護(hù)電路等組成。其中功率變換電路是開(kāi)關(guān)電源的核心。輸入電路主要包括線路干擾濾波器、浪涌電流抑制電路和整流濾波電路。線路濾波器的就是濾除從電源線進(jìn)來(lái)來(lái)至電網(wǎng)中的高頻干擾電。浪涌電流抑制電路主要用于控制濾除浪涌電流。整流濾波電路是把輸入的交流電壓變?yōu)槠椒€(wěn)的直流電壓。其分為兩大類(lèi)分別是電容輸入型和扼流圈輸入型。其中電容輸入型是目前的開(kāi)關(guān)電源常采用的方式。功率變換電路由開(kāi)關(guān)控制電路和變壓器兩大部分組成?？刂齐娐返闹饕饔檬窍蝌?qū)動(dòng)電路提供矩形脈沖序列并且控制脈沖頻率和寬度，使之輸出符合要求目標(biāo)電壓。開(kāi)關(guān)控制電路的驅(qū)動(dòng)方式有他激式和自激式兩種。功率變換電路分為諧振型、絕緣型和非絕緣型等。開(kāi)關(guān)晶體管的控制方式有脈沖頻率調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制、頻率和脈寬混合調(diào)制三種，其中脈沖寬度調(diào)制最為常見(jiàn)。輸出電路是把變壓器輸出的方波電壓經(jīng)過(guò)相關(guān)電路得到符合要求的直流恒定電壓。保護(hù)電路的作用是是保護(hù)電源在特殊情況下工作不正常的情況不被燒壞，電源保護(hù)電路主要有以下有四種：過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和軟啟動(dòng)保護(hù)。過(guò)熱保護(hù)是醫(yī)療儀器在使用中電源最容易出現(xiàn)本的一種保護(hù)，通常在儀器散熱不佳的時(shí)候電源溫度過(guò)高就會(huì)停止輸出。

2 開(kāi)關(guān)電源的未來(lái)發(fā)展方向

開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，能耗損失低，體積小并模塊化。要想實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源輕、薄、小的則必需使其工作在高頻狀態(tài)下。因此元器件的高智能、化集成化和材料上的創(chuàng)新和應(yīng)用以及元器件的小型化是未來(lái)發(fā)展的方向。特別是貼片式元器件的應(yīng)用。使開(kāi)關(guān)電源的薄、小、輕成為了可能。

3 電源故障的幾種原因

(1)電源長(zhǎng)期使用導(dǎo)致元器件性能參數(shù)發(fā)生改變或元器件損壞導(dǎo)致電源不能正常工作；

(2)負(fù)載電路的電壓不在額定電壓允許范圍上負(fù)載工作不正常導(dǎo)致電壓不正常自動(dòng)保護(hù)而停止工作止工作；

(3)負(fù)載過(guò)大或短路使額定電壓下的電流超過(guò)電源設(shè)計(jì)電流允許范圍，電源自動(dòng)過(guò)流保護(hù)而停止工作；

(4)電源因外界原因?qū)е螺敵鲭妷撼鲈O(shè)計(jì)的額定電壓允許范圍從而自動(dòng)保護(hù)而停止工作；

(5)電源散熱不良常引起電源過(guò)熱從而導(dǎo)致電源過(guò)熱保護(hù)而停止工作。

4 電源維修的一般原則

在維修電源時(shí)，我們必須先了解電源的工作原理，在弄清電源的工作原理才能開(kāi)始維修操作。醫(yī)療電子設(shè)備中，為了使醫(yī)療設(shè)備正常運(yùn)行，而不會(huì)因電源問(wèn)題造成損壞，醫(yī)用開(kāi)關(guān)電源電路中的保護(hù)電路設(shè)計(jì)得比較多，當(dāng)其輸出電路工作在電壓過(guò)高或電壓過(guò)低以空載或其負(fù)載電流不在其正常工作范圍時(shí)，均會(huì)自動(dòng)保護(hù)到截流狀態(tài)，所有電壓輸出端均停止輸出。開(kāi)關(guān)電源發(fā)生故障維修測(cè)試時(shí)不要空載，在其主電壓輸出端和地之間，接燈泡或相應(yīng)的電阻作為電源的假負(fù)載，然后方根據(jù)電源的故障現(xiàn)象結(jié)合電源的工作原理分析故障原因，找出產(chǎn)生故障的元器件。開(kāi)關(guān)電源經(jīng)常有元器件被擊穿的現(xiàn)象，在無(wú)電壓輸出的情況下。我們可以先測(cè)一下電源的輸入端，如果有為短路則肯定開(kāi)關(guān)電源前極有電子元器件擊穿，如為斷路可以先考慮換保險(xiǎn)，如為一較大電阻值則表整流濾波電路基本正常，應(yīng)重點(diǎn)考慮其它地方。我們?cè)诰S修時(shí)應(yīng)把自己的安全放在第一位，測(cè)量或更換元器件前先確保在無(wú)電狀態(tài)下。更換元器件時(shí)一定盡量采用相同型號(hào)的元器件，不可隨意代換，在沒(méi)有相同型號(hào)的器件的情況下，應(yīng)盡量選擇參數(shù)一樣的。對(duì)于看到的變色、變質(zhì)、變形的器件應(yīng)立即更換掉，維修時(shí)不能隨意擰動(dòng)可調(diào)部件。

5 常見(jiàn)故障分析及排除

保險(xiǎn)絲熔斷：

保險(xiǎn)絲熔斷的故障由電流增大造成，一般由整流二極管或整流堆、逆變的功率開(kāi)關(guān)管、高壓濾波電解電容被擊穿等造成。其產(chǎn)生這種情況的主要原因是整流濾波電路及振蕩變換電路長(zhǎng)時(shí)間工作在大電流、高壓的狀態(tài)下，當(dāng)輸出負(fù)載較遠(yuǎn)超其范圍或市電的輸入交流電壓變化較大或超其工作電壓范圍，則會(huì)保險(xiǎn)絲就會(huì)出現(xiàn)熔斷的故障。

輸出電壓不穩(wěn)或直流電壓無(wú)輸出：

在確認(rèn)保險(xiǎn)絲沒(méi)有熔斷的情況下，如所有直流電壓均無(wú)輸出，其可能引起該現(xiàn)象的原因有：

(1)電源中出現(xiàn)短路、開(kāi)路現(xiàn)象。

(2)整流濾波電路中的整流二極管被擊穿。

(3)振蕩電路沒(méi)有起振或電源負(fù)載過(guò)大。

(4)濾波電容擊穿或漏電。

(5)過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)壓保護(hù)電路出現(xiàn)故障等。

處理方法：先用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量電源+5V對(duì)地的電阻，如果大于0.8Ω，那么說(shuō)明電源輸出部分無(wú)短路現(xiàn)象。將原負(fù)載去掉(輸出電壓較高的時(shí)候應(yīng)加假負(fù)載)測(cè)量各輸出端的輸出電壓，如果還沒(méi)有電壓輸出，那么故障出現(xiàn)在電源的控制電路中和保護(hù)電路中?？捎萌f(wàn)用表檢測(cè)相關(guān)元器件是否損壞。

電源負(fù)載能力差：

一般來(lái)說(shuō)電源負(fù)載能力差的可能原因是高壓濾波電容漏電或損壞，晶體管工作點(diǎn)參數(shù)發(fā)生偏移，整流二級(jí)管或整流堆損壞，穩(wěn)壓二極管在發(fā)熱時(shí)出現(xiàn)漏電等。我們?cè)诰S修時(shí)應(yīng)檢測(cè)并更換有問(wèn)題的元器件。

開(kāi)關(guān)電源是醫(yī)療設(shè)備上用得最廣的一種電源，作為一個(gè)設(shè)備科工程師一定要了解其工作原理。維修工作應(yīng)遵從先易后難的準(zhǔn)則．先檢查電源外圍的簡(jiǎn)單的電路，如無(wú)法查出故障原因再檢查核心主要復(fù)雜的電路，根據(jù)故障產(chǎn)生的現(xiàn)象分析其產(chǎn)生的可能的原因，判斷出現(xiàn)故障的大致位置．才能及時(shí)有效的解決電源的出現(xiàn)的各種故障。同時(shí)，維修時(shí)要注意工作經(jīng)驗(yàn)的積累、維修后及時(shí)做總結(jié)。使個(gè)人的技術(shù)水平在不斷的學(xué)習(xí)和積累中提高。

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