医疗设备开关电源应用与维修技术分析_张院平.pdf

电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|93软件和信息技术服务医疗设备开关电源应用与维修技术分析张院平敦煌市医院，甘肃敦煌736200摘要：做好医疗设备的开关电源应用与维护工作，可以有效提升医疗设备使用过程中的可靠性和安全性，且在设备发生故障时能及时进行维修，从而延长设备的使用寿命。同时，对医疗设备的开关电源进行维修时，维修人员要具有相应的故障分析和维修技能，并在适当的工作环境中开展维修工作，进而保障医疗设备的正常使用。关键词：医疗设备；开关电源；应用与维修技术中图分类号:TN86文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.12.020 0引言当前，在医疗行业存在着许多医疗设备的使用，它们能否进行稳定运转将极大地影响这医院的运作能力。但在医疗设备进行长时间的使用过程中，其内部失效的可能性会逐步增加，尤其是在开关电源。因此，就需要加强对医疗设备开关电源进行开展常规性维修，从而确保医疗设备得以有效运转，促使医院能够更好的救治患者。1开关电源的电路构成1.1全桥整流电路这一部分采用了220V的交流电，在运转的时候会产生330V的电压，所以整流二极管很有可能会被破坏，如果其中一个坏了，那么其他二极管也会因为电流过大而瘫痪。另外，耐压450V电阻电解电容器的容量也较大，所以在电容低于预设值时，会出现系统不稳定、屏幕出现干扰等问题。1.2启动电路自激式开关电源的开关管不但起到了开关作用，同时也是开关电源间隙振荡器的关键组成部分，它的工作方式有一个电阻限制电流的方式：一个电阻器的一端与一个300V直流电压相连，另一个端与一个开关管的基座相连。由于起动电阻的阻值很高(100千欧或更高)，所以它的功率很低，因而非常脆弱容易受到损坏。如果发生了电阻断线故障，则会造成开关电源不能起振，300V的直流电压也不能进行正常释放，所以在维修的时候要对电容进行放电。另外，自激式开关电源只进行开关使用，并不会产生振荡脉冲1。1.3开关激励电路自激式开关电源由开关管、开关变压器、正反馈等组成，最易发生故障的是部位是电容器和电阻器。它的激式开关电源采用的是集成电路，在某些场合下，采用的是单层厚薄膜集成块，而开关管则是由N通道的高功率FET组成，由振荡器、逻辑处理器、放大器组成，所以就需要相关维修人员具有一定的维修技能，并对器件的性能都能有一定了解。1.4稳压控制电路电压稳定控制往往存在一个问题，那就是如何处理错误采样，必须对间接错误采样和直接错误采样进行严格分析和检查。在此，开关管的导电状态一般是由电压来调节的，它扮演着重要的角色，所以在进行了虚负荷以后，就可以进行正式的维修。最易受损的部位是滤波电容，电位器。直接误差采样电路是直接采样开关电源输出端的电压，所以必须要有开关电源的初、次作者简介：张院平，男，陕西礼泉，主管技师，研究方向：医学工程。dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术94|级隔离元件，而且光电耦合器是最容易被破坏的一个元件，通常在短时间内输出电压突然升高，进而就需要考虑是不是器件出现问题。同时，维修人员必须对电路的走向和功能非常熟悉，否则很难找到问题的根源，也不能进行有效维修，贸然操作很可能会有生命危险。且由于开关电源存在线路问题，在维修时存在着一定的危险性，而且由于医疗设备的开关电源结构比较复杂，所以在维修时首先要了解其工作原理，并根据医疗设备的具体运行情况，判断其故障原因，然后进行维修，不能贸然上手，以免造成故障，导致维修过程中出现安全事故。2医疗设备开关电源中的常见故障2.1输入电路故障问题医疗设备开关电源的输入电路通常包括开关、熔断丝、交流抗干扰电路、软启动电路等，若前三者有损伤请立即替换，如果熔断丝有问题，应先检查负荷是否断开，再将易熔接头换成同样的电流。交流抗干扰线路是一种较为普遍的故障，其主要原因是电容器在长时间的工作中出现了故障，且在医疗设备的开关电源中一般采用软起动电路，以避免电流的冲击。2.2光电耦合器故障问题光耦合器是利用光作为介质来传送电子信号，又称为光电耦合器。一般来讲，红外LED与光敏半导体封装在相同的外壳中，当输入端有电子讯号时，LED就会发射一束光，而光敏器件则会在光的刺激下，从输出端输出电子讯号再进行变换。光耦合器具有寿命长、抗干扰能力强、传输效果好等诸多优势，但随着其功能的下降，线路失效的可能性也随之增大。就拿PHLipsBV25X线机来说，因为其光电耦合器的性能不断衰减，很可能导致该设备无法正常工作。2.3其他电源部件的故障问题由于电容容量下降、散热能力下降、线路板接触不良等原因，就会造成非电子器件出现故障，导致供电不稳定，且常规的检查手段难以发现该故障问题，只能通过更换设备来进行排除和维修故障问题2。3医疗设备开关电源维修技术3.1光电耦合器故障维修技术采用现有光学耦合器可以构成耦合回馈电路，并可调节电压变化，从而达到稳定电压的目的，另外，光学耦合器还可提高传输效率，延长设备的使用寿命，抗干扰能力也较强。例如：PhilipsBv25X线机的开关电源，由于其光电耦合器容易出现性能问题，常常会导致不能正常工作。由于可控光耦合（4N25）B1-B6和V1-V3发生故障，都会造成开关故障，所以必须拆卸V3进行测试，否则很可能造成错误的判断。当输入220V的电压时该变压器将会产生一套25V及7V的阵列供电，该25V的整流式后相位供电控制器可提供+15V的稳压，而7V的输出端则全部为光电耦合器。当电源面板上的HI显示为绿色，表示该系统工作良好，如出现别的颜色则表明该系统出现故障，再将SSR内部的光电耦合器替换掉，即可使Philipsbv25X线机的工作得以有效实现。3.2其他电源部件维修在进行医疗设备的故障维修时，经常会碰到诸如电源灰尘过多、线路板局部隐蔽不良等非电器部件的损害。电容下降、风扇控制电路失效或是由于散热不良等原因导致的供电故障而发生断电现象。由于此类问题往往存在着不确定因素，所以在维修时往往采取排除方法和替代方法，而且要首先对设备进行高效率的冷却风扇和除尘。同时，在进行大风量电扇的电源进行维修时，应当对风扇的速度进行检验，特别是带速检测或带转速控制风扇，要使用更换方法进行检验。3.3输入电路的维修技术医疗设备开关电源的成本较高，可交换性能低。与常规电路引起的事故相比，开关电源出现的问题较为复杂，进而维修起来也比较困难。同时，在医疗设备实际应用中输入线路失效是一 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|95软件和信息技术服务个很普遍的问题。首先，维修时要细心地观察，留意开关和熔断器是否有问题；其次，要对AC、软起动等线路进行检测，看看是否存在问题。在具体的检验中除保险丝的故障问题外，其它的都很好找，而对于保险丝的维修要进行更进一步检验，以确定是否是由于二极管、滤波电容等损伤而导致保险丝出现故障。所以在维修时应认真地对这些问题进行认真的剖析，查找出问题的根源，并将相关损坏元件进行替换掉。3.4PWNIC电路故障维修技术在医疗设备开关电源中有大量的开关管和电源控制晶片，以及出现多处公用一个电源的情况。PWM稳流或稳压电源是通过在外部负载、内部参数和电压改变时，通过对基准电压和内部参数进行判别，调节线路脉宽，产生闭环、双环、单环回馈，从而稳定开关电源，并能实现连接偏磁、浪涌保护和电流分布，保证额定功率和电压稳定3。例如：HF51-2A的高频X光机不能进行自动检查，也没有显示设备的启动和警报。经过对仪器的数据分析，发现HTCPU的控制电压由HF5001的PP4终端所控制，从FH5001面板上可以看出，FH5001的工作状态良好，并且没有发生+10V和+24V的检测。然后，经过测试发现PP5没有输入任何的电压，SWI模组的交流电流是240V，而其它的线路则无对应的输入以及输出。再次检查TI变压器，TI变压器两端无电阻，TI和K型继电器底板间出现了黑色，此时将K型继电器和TI型互感器更换，然后在重新进行输入12V的电压，开机后机器自检等操作均可恢复。3.5开关电源负载的维修技术在医疗设备使用过程中，若设备运行时间过长，使用次数太多，就会导致开关电源极易造成电气部件的老化，使输入端电压不稳，散热片受损，使开关电源负荷大幅降低，极有可能发生失效故障。首先，当发生此故障时，应对其附件进行检验，如开关电源是采用的稳压二极管就要立即进行展开维修，防止漏电流或过热度；其次，如果采用的是整流二极管作为开关电源，则应对有关附件进行检测，看看是不是由于该附件的原因引起的故障问题，并进行及时替换。3.6开关电源接触不良的维修技术首先，由于开关电源的使用时间较长，电容的体积减小；其次，电路板的接触面不好，或者散热不好。所以，在维修过程中需要采用更大功率的冷风机，进而可以有效地消除因高温引起的电路板问题；同时也可以利用真空吸尘器来清除电路板上的污垢，有效的消除因积尘而导致的电路板散热问题。且在用真空吸尘器的时候，要把身体的静电影响降到最低，避免电击造成的安全隐患。最后，要按照现场的实际状况，对开关电源的电器元件进行替换，同时要注意周围的环境问题，以保证外部环境的温湿度满足有关规定，从而确保医疗设备得以安全使用。3.7开关电源稳压电源配备维修关于开关电源稳压配置出现问题，首先，就需要在安装前充分了解医疗设备的输入和输出电压规范标准值，保证所用的电源规范满足相关的规定；其次，在启动电源前，要对输入、输出线路的导线进行检查，确保接线正确，并对出现的问题进行调试，以防止出现故障，确保设备的完好和正常工作。4医疗设备开关电源的维修要点在进行维修医疗设备的开关电源之前，应首先了解其工作原理，并能读懂电路图，根据其功能将其拆分成几个基本部件，绘制出相应的结构图，以便在维修过程中及时发现故障的根源，从而更好地确定故障所在，加快维修的速度。在维修期间，可以在开关电源板的输出端插入一种与之相匹配的虚负荷，例如高功率电阻器，从而消除负荷失效对切换电源的影响，并能解除轻负荷保护，可以有效地避免由于过长的饱和时间造成的开关电源损坏，最主要的是防止在维修期间由于输出电压过高造成负荷损坏问题发生。在进行维修开关电源时，首先要观察电源板，看看有没有明显的元器件破损，然后对保险丝进行检测，看看有没有熔断、漏液、电阻器dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术96|等问题，这些都做完了才能分析造成这些问题产生的原因，从而找到正确的解决办法。这种方式不仅可以提升开关电源的维修效果，还可以简化电路，提高维修速度4。先加电，再测各组的输出电压，如果电压显示正常，说明开关电源的应用正常，负荷线路有问题；若某一分支出现异常，则可判定该支路出现故障，这时只要维修该支路就能排除故障，确保开关电源得以正常使用。在所有的输出电压都很低的情况下，应该首先测试开关管的集电极电压，如果低于300V说明电源的整流滤波器电路有一个部件损坏了，通过更换这个部件就可以解决这个问题。尤其要注意的是在更换保险丝之前，必须明确造成保险丝熔断的原因，如果是由于短路造成的，必须先消除短路，否则即使更换了保险丝，仍有可能发生熔断。且由于滤波电容的故障较为隐秘，特别是当它的容量变小时，它的集电极电压的变化并不明显，所以用万用表来进行精确的测量是困难的。在开关电源集电压正常的情况下，应着重检查开关管，一旦发现是由于开关管损坏造成的故障，则必须进行更换。在更换开关管之前，应仔细检查保护线路，避免由于保护线路出现故障而导致开关管的损坏。另外，还应该对负荷回路进行检测，以消除由于负荷失效引起的开关管过载，且在维修过程中，要充分考虑PWM电路的保护。在开关电源的开关管正常使用情况下，要判断是不是有电流，或者是保护电路出了问题，具体的判断方式如下：首先通电，再测输出电压，如果电压先有后无，则表明保护电路有问题，如并未出现电压，就是激励或者保护电路出了问题。5开关电源的维修注意事项在维修开关电源时有些具体的小细节要特别注意。比如，在维修过程中要特别留意绝缘变压器的使用。在维修开关电源时，应注意检查的先后次序，通常是在检查之前切断电源，然后在进行连接。同时，由于医用辐射设备的开关电源有可能会发生绝缘击穿，所以要注意停电步骤，并要小心维护。在维修开关电源时，也要注意次序，一般要首先对其进行检查，以确定其是否存在短路，并对其进行处理，尤其要避免人为引起的新的短路问题。如果更换部件，则不能随意进行替换，尤其是在更换电路图或PCB上的关键零件时，必须采用同一类型的零件。如果线路发生短路，则所有由于温度过高而发生变色或损坏的部件都要进行替换。但值得注意的是在更换部件之前，必须切断电源，且为了防止触电在更换电源组件时，必须对滤波电容进行放电，如果随意进行焊接和拆卸元件，则会造成很大的负面影响，故需认真仔细进行维修。如果设备操作点混乱，将会造成更大的事故问题发生，且在维修完毕后要对医疗设备的开关电源进行重新检修，直至医疗设备进行正常使用5。6结语总之，医疗设备的开关电源是保证设备能否进行安全可靠运行的关键，但由于医疗设备实际运行时间较长，进而会导致开关电源出现故障问题，所以要想有效确保医疗设备得以正常运行，就需要加强对开关电源的维修工作，对出现的问题进行及时解决，从而确保开关电源得以正常运行，为医疗设备进行正常运转奠定基础。参考文献1 刘瑞地.医疗设备开关电源维修技术的应用分析J.养生保健指南,2017(51):218.2 季华.医疗设备中开关电源工作原理及常见故障分析与检修J.中国设备工程,2020(22):56-57.3 尹俊伟.医疗设备开关电源维修技术的应用分析J.中国高新科技,2021(23):95-96.4 赵宏杰,李冶.医疗设备中开关电源的隔离和应用J.医疗装备,2020,33(5):43-45.5 夏信堂,刘勇,李奥林,等.医疗设备开关电源典型故障分析与维修J.中国医疗设备,2020,35(3):167-170.