醫(yī)療設備開關電源應用與維修技術分析

張院平

敦煌市醫(yī)院，甘肅 敦煌 736200

0 引言

當前，在醫(yī)療行業(yè)存在著許多醫(yī)療設備的使用，它們能否進行穩(wěn)定運轉將極大地影響這醫(yī)院的運作能力。但在醫(yī)療設備進行長時間的使用過程中，其內部失效的可能性會逐步增加，尤其是在開關電源。因此，就需要加強對醫(yī)療設備開關電源進行開展常規(guī)性維修，從而確保醫(yī)療設備得以有效運轉，促使醫(yī)院能夠更好的救治患者。

1 開關電源的電路構成

1.1 全橋整流電路

這一部分采用了220V的交流電，在運轉的時候會產生330V的電壓，所以整流二極管很有可能會被破壞，如果其中一個壞了，那么其他二極管也會因為電流過大而癱瘓。另外，耐壓450V電阻電解電容器的容量也較大，所以在電容低于預設值時，會出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定、屏幕出現(xiàn)干擾等問題。

1.2 啟動電路

自激式開關電源的開關管不但起到了開關作用，同時也是開關電源間隙振蕩器的關鍵組成部分，它的工作方式有一個電阻限制電流的方式：一個電阻器的一端與一個300V直流電壓相連，另一個端與一個開關管的基座相連。由于起動電阻的阻值很高(100千歐或更高)，所以它的功率很低，因而非常脆弱容易受到損壞。如果發(fā)生了電阻斷線故障，則會造成開關電源不能起振，300V的直流電壓也不能進行正常釋放，所以在維修的時候要對電容進行放電。另外，自激式開關電源只進行開關使用，并不會產生振蕩脈沖[1]。

1.3 開關激勵電路

自激式開關電源由開關管、開關變壓器、正反饋等組成，最易發(fā)生故障的是部位是電容器和電阻器。它的激式開關電源采用的是集成電路，在某些場合下，采用的是單層厚薄膜集成塊，而開關管則是由N通道的高功率FET組成，由振蕩器、邏輯處理器、放大器組成，所以就需要相關維修人員具有一定的維修技能，并對器件的性能都能有一定了解。

1.4 穩(wěn)壓控制電路

電壓穩(wěn)定控制往往存在一個問題，那就是如何處理錯誤采樣，必須對間接錯誤采樣和直接錯誤采樣進行嚴格分析和檢查。在此，開關管的導電狀態(tài)一般是由電壓來調節(jié)的，它扮演著重要的角色，所以在進行了虛負荷以后，就可以進行正式的維修。最易受損的部位是濾波電容，電位器。直接誤差采樣電路是直接采樣開關電源輸出端的電壓，所以必須要有開關電源的初、次級隔離元件，而且光電耦合器是最容易被破壞的一個元件，通常在短時間內輸出電壓突然升高，進而就需要考慮是不是器件出現(xiàn)問題。同時，維修人員必須對電路的走向和功能非常熟悉，否則很難找到問題的根源，也不能進行有效維修，貿然操作很可能會有生命危險。且由于開關電源存在線路問題，在維修時存在著一定的危險性，而且由于醫(yī)療設備的開關電源結構比較復雜，所以在維修時首先要了解其工作原理，并根據醫(yī)療設備的具體運行情況，判斷其故障原因，然后進行維修，不能貿然上手，以免造成故障，導致維修過程中出現(xiàn)安全事故。

2 醫(yī)療設備開關電源中的常見故障

2.1 輸入電路故障問題

醫(yī)療設備開關電源的輸入電路通常包括開關、熔斷絲、交流抗干擾電路、軟啟動電路等，若前三者有損傷請立即替換，如果熔斷絲有問題，應先檢查負荷是否斷開，再將易熔接頭換成同樣的電流。交流抗干擾線路是一種較為普遍的故障，其主要原因是電容器在長時間的工作中出現(xiàn)了故障，且在醫(yī)療設備的開關電源中一般采用軟起動電路，以避免電流的沖擊。

2.2 光電耦合器故障問題

光耦合器是利用光作為介質來傳送電子信號，又稱為光電耦合器。一般來講，紅外LED與光敏半導體封裝在相同的外殼中，當輸入端有電子訊號時，LED就會發(fā)射一束光，而光敏器件則會在光的刺激下，從輸出端輸出電子訊號再進行變換。光耦合器具有壽命長、抗干擾能力強、傳輸效果好等諸多優(yōu)勢，但隨著其功能的下降，線路失效的可能性也隨之增大。就拿PHLipsBV25X線機來說，因為其光電耦合器的性能不斷衰減，很可能導致該設備無法正常工作。

2.3 其他電源部件的故障問題

由于電容容量下降、散熱能力下降、線路板接觸不良等原因，就會造成非電子器件出現(xiàn)故障，導致供電不穩(wěn)定，且常規(guī)的檢查手段難以發(fā)現(xiàn)該故障問題，只能通過更換設備來進行排除和維修故障問題[2]。

3 醫(yī)療設備開關電源維修技術

3.1 光電耦合器故障維修技術

采用現(xiàn)有光學耦合器可以構成耦合回饋電路，并可調節(jié)電壓變化，從而達到穩(wěn)定電壓的目的，另外，光學耦合器還可提高傳輸效率，延長設備的使用壽命，抗干擾能力也較強。例如：PhilipsBv25X線機的開關電源，由于其光電耦合器容易出現(xiàn)性能問題，常常會導致不能正常工作。由于可控光耦合（4N25）B1-B6和V1-V3發(fā)生故障，都會造成開關故障，所以必須拆卸V3進行測試，否則很可能造成錯誤的判斷。當輸入220V的電壓時該變壓器將會產生一套25V及7V的陣列供電，該25V的整流式后相位供電控制器可提供+15V的穩(wěn)壓，而7V的輸出端則全部為光電耦合器。當電源面板上的HI顯示為綠色，表示該系統(tǒng)工作良好，如出現(xiàn)別的顏色則表明該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，再將SSR內部的光電耦合器替換掉，即可使Philipsbv25X線機的工作得以有效實現(xiàn)。

3.2 其他電源部件維修

在進行醫(yī)療設備的故障維修時，經常會碰到諸如電源灰塵過多、線路板局部隱蔽不良等非電器部件的損害。電容下降、風扇控制電路失效或是由于散熱不良等原因導致的供電故障而發(fā)生斷電現(xiàn)象。由于此類問題往往存在著不確定因素，所以在維修時往往采取排除方法和替代方法，而且要首先對設備進行高效率的冷卻風扇和除塵。同時，在進行大風量電扇的電源進行維修時，應當對風扇的速度進行檢驗，特別是帶速檢測或帶轉速控制風扇，要使用更換方法進行檢驗。

3.3 輸入電路的維修技術

醫(yī)療設備開關電源的成本較高，可交換性能低。與常規(guī)電路引起的事故相比，開關電源出現(xiàn)的問題較為復雜，進而維修起來也比較困難。同時，在醫(yī)療設備實際應用中輸入線路失效是一個很普遍的問題。首先，維修時要細心地觀察，留意開關和熔斷器是否有問題；其次，要對AC、軟起動等線路進行檢測，看看是否存在問題。在具體的檢驗中除保險絲的故障問題外，其它的都很好找，而對于保險絲的維修要進行更進一步檢驗，以確定是否是由于二極管、濾波電容等損傷而導致保險絲出現(xiàn)故障。所以在維修時應認真地對這些問題進行認真的剖析，查找出問題的根源，并將相關損壞元件進行替換掉。

3.4 PWNIC電路故障維修技術

在醫(yī)療設備開關電源中有大量的開關管和電源控制晶片，以及出現(xiàn)多處公用一個電源的情況。PWM穩(wěn)流或穩(wěn)壓電源是通過在外部負載、內部參數和電壓改變時，通過對基準電壓和內部參數進行判別，調節(jié)線路脈寬，產生閉環(huán)、雙環(huán)、單環(huán)回饋，從而穩(wěn)定開關電源，并能實現(xiàn)連接偏磁、浪涌保護和電流分布，保證額定功率和電壓穩(wěn)定[3]。例如：HF51-2A的高頻X光機不能進行自動檢查，也沒有顯示設備的啟動和警報。經過對儀器的數據分析，發(fā)現(xiàn)HTCPU的控制電壓由HF5001的PP4終端所控制，從FH5001面板上可以看出，F(xiàn)H5001的工作狀態(tài)良好，并且沒有發(fā)生+10V和+24V的檢測。然后，經過測試發(fā)現(xiàn)PP5沒有輸入任何的電壓，SWI模組的交流電流是240V，而其它的線路則無對應的輸入以及輸出。再次檢查TI變壓器，TI變壓器兩端無電阻，TI和K型繼電器底板間出現(xiàn)了黑色，此時將K型繼電器和TI型互感器更換，然后在重新進行輸入±12V的電壓，開機后機器自檢等操作均可恢復。

3.5 開關電源負載的維修技術

在醫(yī)療設備使用過程中，若設備運行時間過長，使用次數太多，就會導致開關電源極易造成電氣部件的老化，使輸入端電壓不穩(wěn)，散熱片受損，使開關電源負荷大幅降低，極有可能發(fā)生失效故障。首先，當發(fā)生此故障時，應對其附件進行檢驗，如開關電源是采用的穩(wěn)壓二極管就要立即進行展開維修，防止漏電流或過熱度；其次，如果采用的是整流二極管作為開關電源，則應對有關附件進行檢測，看看是不是由于該附件的原因引起的故障問題，并進行及時替換。

3.6 開關電源接觸不良的維修技術

首先，由于開關電源的使用時間較長，電容的體積減小；其次，電路板的接觸面不好，或者散熱不好。所以，在維修過程中需要采用更大功率的冷風機，進而可以有效地消除因高溫引起的電路板問題；同時也可以利用真空吸塵器來清除電路板上的污垢，有效的消除因積塵而導致的電路板散熱問題。且在用真空吸塵器的時候，要把身體的靜電影響降到最低，避免電擊造成的安全隱患。最后，要按照現(xiàn)場的實際狀況，對開關電源的電器元件進行替換，同時要注意周圍的環(huán)境問題，以保證外部環(huán)境的溫濕度滿足有關規(guī)定，從而確保醫(yī)療設備得以安全使用。

3.7 開關電源穩(wěn)壓電源配備維修

關于開關電源穩(wěn)壓配置出現(xiàn)問題，首先，就需要在安裝前充分了解醫(yī)療設備的輸入和輸出電壓規(guī)范標準值，保證所用的電源規(guī)范滿足相關的規(guī)定；其次，在啟動電源前，要對輸入、輸出線路的導線進行檢查，確保接線正確，并對出現(xiàn)的問題進行調試，以防止出現(xiàn)故障，確保設備的完好和正常工作。

4 醫(yī)療設備開關電源的維修要點

①在進行維修醫(yī)療設備的開關電源之前，應首先了解其工作原理，并能讀懂電路圖，根據其功能將其拆分成幾個基本部件，繪制出相應的結構圖，以便在維修過程中及時發(fā)現(xiàn)故障的根源，從而更好地確定故障所在，加快維修的速度。②在維修期間，可以在開關電源板的輸出端插入一種與之相匹配的虛負荷，例如高功率電阻器，從而消除負荷失效對切換電源的影響，并能解除輕負荷保護，可以有效地避免由于過長的飽和時間造成的開關電源損壞，最主要的是防止在維修期間由于輸出電壓過高造成負荷損壞問題發(fā)生。③在進行維修開關電源時，首先要觀察電源板，看看有沒有明顯的元器件破損，然后對保險絲進行檢測，看看有沒有熔斷、漏液、電阻器等問題，這些都做完了才能分析造成這些問題產生的原因，從而找到正確的解決辦法。這種方式不僅可以提升開關電源的維修效果，還可以簡化電路，提高維修速度[4]。④先加電，再測各組的輸出電壓，如果電壓顯示正常，說明開關電源的應用正常，負荷線路有問題；若某一分支出現(xiàn)異常，則可判定該支路出現(xiàn)故障，這時只要維修該支路就能排除故障，確保開關電源得以正常使用。⑤在所有的輸出電壓都很低的情況下，應該首先測試開關管的集電極電壓，如果低于300V說明電源的整流濾波器電路有一個部件損壞了，通過更換這個部件就可以解決這個問題。尤其要注意的是在更換保險絲之前，必須明確造成保險絲熔斷的原因，如果是由于短路造成的，必須先消除短路，否則即使更換了保險絲，仍有可能發(fā)生熔斷。且由于濾波電容的故障較為隱秘，特別是當它的容量變小時，它的集電極電壓的變化并不明顯，所以用萬用表來進行精確的測量是困難的。⑥在開關電源集電壓正常的情況下，應著重檢查開關管，一旦發(fā)現(xiàn)是由于開關管損壞造成的故障，則必須進行更換。在更換開關管之前，應仔細檢查保護線路，避免由于保護線路出現(xiàn)故障而導致開關管的損壞。另外，還應該對負荷回路進行檢測，以消除由于負荷失效引起的開關管過載，且在維修過程中，要充分考慮PWM電路的保護。⑦在開關電源的開關管正常使用情況下，要判斷是不是有電流，或者是保護電路出了問題，具體的判斷方式如下：首先通電，再測輸出電壓，如果電壓先有后無，則表明保護電路有問題，如并未出現(xiàn)電壓，就是激勵或者保護電路出了問題。

5 開關電源的維修注意事項

在維修開關電源時有些具體的小細節(jié)要特別注意。比如，在維修過程中要特別留意絕緣變壓器的使用。在維修開關電源時，應注意檢查的先后次序，通常是在檢查之前切斷電源，然后在進行連接。同時，由于醫(yī)用輻射設備的開關電源有可能會發(fā)生絕緣擊穿，所以要注意停電步驟，并要小心維護。在維修開關電源時，也要注意次序，一般要首先對其進行檢查，以確定其是否存在短路，并對其進行處理，尤其要避免人為引起的新的短路問題。如果更換部件，則不能隨意進行替換，尤其是在更換電路圖或PCB上的關鍵零件時，必須采用同一類型的零件。如果線路發(fā)生短路，則所有由于溫度過高而發(fā)生變色或損壞的部件都要進行替換。但值得注意的是在更換部件之前，必須切斷電源，且為了防止觸電在更換電源組件時，必須對濾波電容進行放電，如果隨意進行焊接和拆卸元件，則會造成很大的負面影響，故需認真仔細進行維修。如果設備操作點混亂，將會造成更大的事故問題發(fā)生，且在維修完畢后要對醫(yī)療設備的開關電源進行重新檢修，直至醫(yī)療設備進行正常使用[5]。

6 結語

總之，醫(yī)療設備的開關電源是保證設備能否進行安全可靠運行的關鍵，但由于醫(yī)療設備實際運行時間較長，進而會導致開關電源出現(xiàn)故障問題，所以要想有效確保醫(yī)療設備得以正常運行，就需要加強對開關電源的維修工作，對出現(xiàn)的問題進行及時解決，從而確保開關電源得以正常運行，為醫(yī)療設備進行正常運轉奠定基礎。