XG-500型X光機(jī)限時(shí)器電路分析及故障處理

陸寶云

臨滄市人民醫(yī)院 設(shè)備科，云南 臨滄 677000

XG-500型X光機(jī)限時(shí)器電路分析及故障處理

陸寶云

臨滄市人民醫(yī)院 設(shè)備科，云南 臨滄 677000

本文介紹了XG500型X射線機(jī)限時(shí)器的電路原理及使用過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，分析了故障產(chǎn)生的原因和處理過程。

X射線機(jī)；電路分析；限時(shí)器；管電流；管電壓；醫(yī)療設(shè)備維修

XG-500型X光機(jī)是國產(chǎn)500 mA雙床三球管大型X光機(jī)，具有透視、胃腸攝影、普通攝影等檢查功能，在基層醫(yī)院中使用較為廣泛，由于其限時(shí)器電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，導(dǎo)致檢修判斷困難，通過對(duì)該部分電路進(jìn)行分析，以利于今后對(duì)該部分電路故障進(jìn)行檢修判斷。

1 電路分析

1.1 限時(shí)器電路組成

XG-500型X光機(jī)曝光限時(shí)電路由穩(wěn)壓電源電路，同步觸發(fā)脈沖形成電路，主可控硅觸發(fā)電路，限時(shí)器電路和限時(shí)保護(hù)電路共五部分組成。該電路的作用是為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確而安全地控制曝光時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)“零相位”接通高壓初級(jí)主電路，以避免產(chǎn)生“過電壓”造成設(shè)備危害[1-3]。

1.2 穩(wěn)壓電源電路

穩(wěn)壓電源電路是一個(gè)典型地串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路，由電源變壓器IKB次級(jí)提供22 V交流電壓，經(jīng)橋式整流2000 μF電容濾波和由3DD15D、3DK4B等元件構(gòu)成的串聯(lián)式穩(wěn)壓后，輸出+15 V穩(wěn)定直流電壓供給主可控硅觸發(fā)電路、中間繼電器電路、限時(shí)器電路和限時(shí)保護(hù)電路。通過調(diào)節(jié)2.2K電位器可以改變輸出電壓的大小。

1.3 同步脈沖觸發(fā)電路

同步脈沖觸發(fā)電路包括RC相移電路和由3DK4B構(gòu)成的開關(guān)電路。由電源變壓器1 KB次級(jí)輸出24 V交流電壓E 1送到由2 μF電容、橋式整流器和[51∥(10 K+rbe)]電阻構(gòu)成的RC移相電路如果忽略橋式整流器的正向電阻，則圖中等效電阻R為：R=51 K∥(10K+rbe) rbe為3DK4B發(fā)射結(jié)正向電阻，顯然存在rbe＜＜10 K，所以，R≈51 K∥10K=8.36 K，電壓VR超前E1于φ角?？梢运愠觯?VR超前El于10°。VR經(jīng)橋式整流后變?yōu)槊}沖直流電壓V1，顯然V1亦超前電源電壓10°，此電壓經(jīng)穩(wěn)壓管2CW10限幅作用，削去波峰，保留波谷后變?yōu)殡妷篤BE，晶體管3DK4B在超前El于10°附近被截止，其余位置被飽和導(dǎo)通，其集電極電壓Vc就是一串周期為10 ms、發(fā)生在交流電過零前10°的尖形脈沖。同步觸發(fā)脈沖形成電路的作用就是為了獲得一串與電源同步且超前10°的觸發(fā)脈沖（周期為10 ms），然后送去觸發(fā)可控硅3CT2KF。之所以要超前10°，是因?yàn)楹竺娴碾娐贰袷幤骱头e分電路——還有時(shí)間延遲作用，最后的綜合效果，將要達(dá)到主可控硅上的第一個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在交流電零電附近（后面將會(huì)指出，實(shí)際上是在交流電過零點(diǎn)后約0.81°位置出現(xiàn)主可控硅的第一個(gè)觸發(fā)脈沖），這樣就實(shí)現(xiàn)了零相位接通主電路，保證了曝光時(shí)間的準(zhǔn)確性和避免產(chǎn)生過電壓的危害。所以，形成超前10°的觸發(fā)脈沖對(duì)保證主電路在零近導(dǎo)通是完全必要的。

1.4 主可控硅觸發(fā)電路

當(dāng)中間繼電器J3工作后，+15 V電源加到可控硅3CT2KT的陽極，一旦出現(xiàn)同步觸發(fā)脈沖，該可控硅導(dǎo)通，將+15 V電源通過可控硅送到主可控硅觸發(fā)電路和限時(shí)器電路。主可控硅觸發(fā)電路，包括振蕩器和功率放大器兩部分。

晶體管BT3 5D構(gòu)成單結(jié)晶體管振蕩電路。超前交流電源10°的時(shí)刻送來的+15 V電壓，通過10 K電位器和10K電阻對(duì)0.015 μF電容器充電，使單結(jié)晶管BT35D的發(fā)射極電壓VE上升，經(jīng)過300 μs時(shí)，VE=Vp（Vp為BT35D點(diǎn)火電壓，約為7 V），BT35D導(dǎo)通，0.015 μF電容經(jīng)RB（單結(jié)管VE的第一基極電阻，導(dǎo)通時(shí)約為20 Ω和750 Ω 電阻放電，形成正脈沖信號(hào)電壓，同時(shí)VE下降，當(dāng)VE=Vv（Vv為BT35D的谷點(diǎn)電壓，約為2 V）時(shí)，BT35D被截止，電容器再次充電，這樣連續(xù)不斷輸出正脈沖信號(hào)，其周期為240 μs（約為4.32），調(diào)節(jié)10 K電位器可以改變震蕩周期。振蕩器輸出的正脈沖信號(hào)經(jīng)3DK4B電壓放大和3AD6C功率放大后，由脈沖變壓器5 KB輸出，再經(jīng)過0.47 μF和2.1 Ω構(gòu)成的積分電路后，分別送到主可控硅G12、G 1 4的控制極進(jìn)行觸發(fā)。這期間形成的延遲時(shí)間也為300 μs（相當(dāng)于5.40）所以，出現(xiàn)在主可控硅上的第一個(gè)觸發(fā)脈沖將處在交流電過零后約0.8°附近（5.4°+5.4° -10°=0.8°）。當(dāng)曝光結(jié)束時(shí)，J1繼電器工作。這時(shí)+15 V電壓將通過5.1 K電阻對(duì)0.047 μF電容充電，使3CT1KF導(dǎo)通，將嵌位于0 V，BT35D停振，5 kB變壓器無觸發(fā)脈沖輸出，主可控硅在交流電過零處自動(dòng)切斷高壓，曝光結(jié)束。

1.5 限時(shí)器電路

限時(shí)器是用來控制曝光時(shí)間。它是由RC積分電路、復(fù)合管開關(guān)電路和可控硅3CT1KF等構(gòu)成，RC積分電路是由電阻群R11～R33與47 μF電容器組成，限時(shí)時(shí)間可在20 ms～6 s范圍選擇，共23檔。由3CG3F（PNP型）和3DK4B（NPN型）組成一個(gè)復(fù)合管，它的特點(diǎn)是輸入阻抗高，以提高RC積分電路的準(zhǔn)確性，同時(shí)也增加了對(duì)可控硅的觸發(fā)能力。在曝光前，47 μF的電容通過J4常閉觸點(diǎn)和電阻被完全放電，其端電壓Vc=0 V。當(dāng)按下手開關(guān)PA，繼電器J4工作，經(jīng)0.8 s延時(shí)，旋轉(zhuǎn)陽極起動(dòng)完畢，J3繼電器工作，然后在交流電過零前10°的時(shí)刻，+15 V電源送到限時(shí)器，47 μF電容通過電組群開始充電，Vc電位從0開始上升，當(dāng)上升到Vc=VB+0.7×3，校正為VB=10 V，所以當(dāng)47 μF電容端電壓上升到12.1 V時(shí)，復(fù)合管導(dǎo)通，其發(fā)射極輸出的正信號(hào)經(jīng)二極管和2.7 K電阻觸發(fā)可控硅3CT1KF，使繼電器J1工作，振蕩器停振，主可控硅過零點(diǎn)截止，曝光結(jié)束?？梢?，從47 μF電容器開始充電至復(fù)合管開始導(dǎo)通之間的時(shí)間即為曝光時(shí)間，選擇不同的充電電阻就得到不同的曝光時(shí)間。

1.6 過時(shí)保護(hù)電路

為了防止限時(shí)器電路故障而引起曝光過程不能結(jié)束，采用一個(gè)與限時(shí)器電路結(jié)構(gòu)基本相同的限時(shí)保護(hù)電路，強(qiáng)迫曝光結(jié)束。限時(shí)保護(hù)電路，見圖1。它共分五檔：0.1 s、 0.3 s、1 s、3.5 s、7 s。 當(dāng)J3繼電器工作后，限時(shí)保護(hù)電路與限時(shí)器電路幾乎同時(shí)工作。至預(yù)定時(shí)間，若限時(shí)器故障使曝光不能結(jié)束，則稍長于預(yù)定時(shí)間后，限時(shí)保護(hù)電路中的繼電器J5工作(其原理與限時(shí)器完全相同)并自鎖，從而切斷繼電器得電回路，使主觸發(fā)電路和限時(shí)器電路無電源，強(qiáng)迫曝光結(jié)束。由于J5繼電器自鎖得電，所以再按下手閘PA，機(jī)器也不會(huì)工作。必須排除限時(shí)器故障后，機(jī)器才能恢復(fù)正常。

圖1 過時(shí)保護(hù)電路

2 故障實(shí)例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

三只X線管均表現(xiàn)為每天第一次開機(jī)曝光正常，隨后曝光出現(xiàn)曝光量不足，關(guān)機(jī)2 h再拍片又可以正常曝光一次。

2.1.2 故障分析與排除

根據(jù)故障現(xiàn)象首先可排除X線管故障，故障在公共部分。圖像曝光量主要由管電流（mA）×曝光時(shí)間（s）決定，以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行檢修，將管電壓調(diào)至60 kV，管電流調(diào)至100 mA，曝光時(shí)間調(diào)到0.8 s（毫安表為機(jī)械指針式，曝光時(shí)間超過0.8 s以上才可正常指示）進(jìn)行曝光，發(fā)現(xiàn)管電流指示不到100 mA，檢查燈絲電路穩(wěn)壓電源正常，根據(jù)廠家說明書測量燈絲變壓器初級(jí)加熱電壓正常，斷開高壓在電纜末端測量燈絲加熱電壓正常。再次回顧故障表現(xiàn)“第一次開機(jī)曝光正常，隨后曝光出現(xiàn)曝光量不足”，是否可以確定管電流正常，是曝光時(shí)間縮短導(dǎo)致毫安表測量值下降，其他參數(shù)不變，使用1.6 s再次曝光發(fā)現(xiàn)曝光時(shí)間明細(xì)縮短[4]。當(dāng)曝光開始時(shí)J4的常閉觸電打開，47 μF電容器通過電阻群R11～R33充電，當(dāng)曝光結(jié)束后，J4閉合通過12 Ω電阻對(duì)47 μF電容放電，以保證下次計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確，一旦J4不閉合或12 Ω電阻損壞將導(dǎo)致47 μF電容所充電荷不能泄放。檢查后發(fā)現(xiàn)12 Ω電阻開路，更換后正常，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)可以曝光一次，膠片偏黑，曝光量過高，再次按下手閘PA，機(jī)器不能曝光，關(guān)機(jī)再開機(jī)又可曝光一次。

2.2.2 故障分析與排除

根據(jù)故障表現(xiàn)分析，產(chǎn)生該故障的原因可能為限時(shí)器電路故障不能切斷高壓，超過曝光時(shí)間后過時(shí)保護(hù)電路起作用切斷高壓。斷開高壓初級(jí)線圈，接入一個(gè)燈泡做假負(fù)載[5]。開機(jī)進(jìn)行曝光，正常情況下整個(gè)曝光過程J5不工作，一旦工作就代表主限時(shí)器電路故障不能切斷高壓，過時(shí)保護(hù)電路起作用切斷高壓，從而導(dǎo)致曝光量過高，觀察發(fā)現(xiàn)J5工作，檢修限時(shí)器電路發(fā)現(xiàn)3CG3F損壞，更換后設(shè)備正常，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

曝光時(shí)經(jīng)常燒高壓初級(jí)保險(xiǎn)，曝光時(shí)高壓發(fā)生器內(nèi)部有“嗡嗡”聲，膠片影像淡。

2.3.2 故障分析與排除

故障表現(xiàn)類似高壓部分故障，初步判斷可能的原因?yàn)椋孩?X線管含氣；② 高壓發(fā)生器內(nèi)部擊穿、短路。開機(jī)，分別使用三個(gè)管位曝光，故障表現(xiàn)不變，基本可以排除X線管及高壓電纜故障。在曝光時(shí)候同時(shí)發(fā)現(xiàn)mA表指示偏低大概是設(shè)定值的70%，分析出現(xiàn)此類故障的原因可能有：① 高壓變壓器次級(jí)對(duì)地?fù)舸┣沂怯幸欢私拥氐木€圈才會(huì)產(chǎn)生類似故障；② 高壓初級(jí)有一路未正常導(dǎo)通，半波供電導(dǎo)致高壓變壓器鐵芯磁化[6]。

本著先易后難的原則檢修，斷開高壓初級(jí)，接入100 W燈泡做假負(fù)載，曝光用示波器測量發(fā)現(xiàn)是半波供電，檢修主可控硅觸發(fā)電中變壓器5 kB輸出后的RC積分電路、主可控硅G12、G14。經(jīng)檢查為斷線，主可控硅G12未正常觸發(fā)導(dǎo)通，重新連接后，故障排除。

3 總結(jié)

XG-500型X光機(jī)限時(shí)器電路故障表現(xiàn)多樣，會(huì)表現(xiàn)為曝光量不足，曝光量過高，甚至?xí)憩F(xiàn)為高壓擊穿類似的燒保險(xiǎn)，容易和其他電路故障混淆導(dǎo)致誤判，只有熟悉操作，了解設(shè)備工作流程，熟悉各部分工作原理，遇到故障才能少走彎路。

[1]黎式堂.醫(yī)用X射線機(jī)原理與維修[M].南寧:廣西科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]王溶泉.醫(yī)用大型X線機(jī)系統(tǒng)[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,1995.

[3]梁振生.X線機(jī)構(gòu)造及維修[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,1991: 174.

[4]于廣浩,李蓮娣,徐建忠.北京萬東X線機(jī)故障維修三例[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28(6):126-127.

[5]王付生.XG500 X線機(jī)主要電路分析及故障解決[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2014,29(3):138-139.

[6]朱金龍.X線機(jī)等三種醫(yī)療設(shè)備故障維修實(shí)例[J].醫(yī)學(xué)信息,2015,z3:381-382.

Circuit Analysis and Troubleshooting of XG500 Time Limiter for X-ray Generators

LU Bao-yun
Department of Equipment,People’s Hospital of Lincang,Lincang Yunnan 677000,China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.04.052

1674-1633(2016)04-0167-03

2015-06-03

2015-12-25

作者郵箱：906657821@qq.com