中心議題：

• 醫療設備開關電源維修技術研究

解決方案：

• 在維修中要排除PWM IC 自身故障
• 根據經驗和分析采取替換方式排除

隨著醫學電子技術的高度發展，醫療設備的種類也越來越多，醫療設備與現代醫療診斷、治zhi療liao關guan係xi日ri益yi密mi切qie，任ren何he醫yi療liao設she備bei都dou離li不bu開kai安an全quan穩wen定ding的de電dian源yuan，且qie大da部bu分fen為wei開kai關guan電dian源yuan。在zai日ri常chang診zhen斷duan與yu治zhi療liao過guo程cheng中zhong往wang往wang會hui遇yu到dao設she備bei因yin電dian源yuan故gu障zhang而er無wu法fa使shi用yong，此ci時shi就jiu需xu要yao醫yi療liao服fu務wu機ji構gou的de臨lin床chuang醫yi學xue工gong程cheng師shi結jie合he自zi身shen經jing驗yan和he專zhuan業ye知zhi識shi為wei臨lin床chuang部bu門men提ti供gong迅xun速su、高效的服務。由於醫療設備的特殊性
，設備電源互換性差，有的甚至缺少技術圖紙，這給維修工作帶來極大的不便。

醫療設備開關電源一般可以分為AC/DC 和DC/DC 兩大類，一次電源AC/DC 變換器輸入為50/60Hz、220V 交流電，必須經整流、濾波，體積較大的濾波電解電容是不可少的

，且交流輸入必須加上EMC 濾波及使用安全標準的器件。二次電源DC/DC 變換器用以進行功率轉換，它是開關電源的核心部分，此外還有啟動、過流與過壓保護

、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路檢測輸出電壓變化，並與基準電壓比較，誤差電壓經過放大及脈寬調製（PWM）電路
，再經過驅動電路控製功率器件的占空比，從而達到調整輸出電壓大小的目的。基本結構見圖1。
開關電源損壞從損壞元件上大致可分為：① 感性、容性和阻性器件損壞

；② 功率半導體器件損壞；③ PWM IC損壞
；④ 光電耦合器損壞

；⑤ 其他，如晶振、風扇等電源器件損壞。

按電源工作流程上可分為：① 交流輸入故障
；② DC/DC 變換器故障；③ 驅動電路故障；④ PWM 電路故障
；⑤取樣電路故障。開關電源故障種類繁多，在此不能一一詳列
，下麵結合實際維修實例對以上2 種分類中典型維修技術進行探討。

1 輸入電路故障

醫療設備開關電源的輸入電路一般包括開關、熔斷絲、交流抗幹擾電路和軟啟動電路等。開關
、rongduansihejiaoliukangganraodianluguzhanghenrongyifaxian
，qizhongkaiguansunhuaikeyizhijiegenghuan，danrongduansisunhuaizuihaojianzhayixiafuzaishifouyanzhongduanlu
，binghuanshangtongyanganpeishuderongduansitongdianshijiancezongshurudianliu。jiaoliukangganraodianluguzhangyibanyindianrongqishiyongshijianchangershixiaojiaochangjian。ruanqidongdianlushikaiguandianyuanbaohudianluzhiyi
，kaiguandianyuandeshurudianludadoucaiyongzhengliujiadianrongqilvbodianlusheji
，zaishurudianluhezhashunjian。youyudianrongqishangdeqishidianyawei0，會形成很大的瞬間衝擊電流。

為此
，醫療設備開關電源一般都在輸入電路中設置防衝擊電流的軟啟動電路。

常見的軟啟動電路有熱敏電阻防衝擊電流電路、SCR-R 電路、繼電器與電阻構成的電路、采用定時觸發器與限流電阻的電路，以及過零觸發的光耦可控矽與雙向可控矽構成的電路等。下麵以熱敏電阻防衝擊電流、電路為例簡單說明其工作原理：熱敏電阻分為正溫度係數熱敏電阻（PTC）和負溫度係數熱敏電阻（NTC）。PTC 常態阻值較低。當有過大的異常電流流過時
，因PTC 自身發熱使其電阻值迅速增加
，變大電阻，起限流的作用
；NTC 熱敏電阻在電源接入瞬間，阻值較大，達到限製衝擊電流的作用。

當電路處於正常工作狀態時，電阻發熱而使其阻值變小。

NTC 熱敏電阻防衝擊電流電路由於熱敏電阻的熱慣性，重新恢複原始阻值需要時間
，當電源斷電後又快速接通時起不到限流作用。

輸液泵及部分小功率醫療設備電源中很多便采用PTC熱敏電阻限流或NTC 熱敏電阻防衝擊電流電路設計。其中
，PTC 熱敏電阻在遭遇雷電或強電流的時候容易損壞，始終呈低阻態而通電便燒熔斷絲。而NTC 熱敏電阻往往出現開路故障，導致一次電源DC 無AC 接入。
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2 光電耦合器故障

光耦合器（Optical Coupler）亦yi稱cheng光guang電dian耦ou合he器qi，簡jian稱cheng光guang耦ou。是shi以yi光guang為wei媒mei介jie來lai傳chuan輸shu電dian信xin號hao的de器qi件jian
，通tong常chang把ba紅hong外wai線xian發fa光guang二er極ji管guan與yu光guang敏min半ban導dao體ti封feng裝zhuang在zai同tong一yi管guan殼ke內nei
，當dang輸shu入ru端duan加jia電dian信xin號hao時shi，發fa光guang二er極ji管guan發fa出chu光guang線xian，光guang敏min半ban導dao體ti接jie受shou光guang線xian就jiu產chan生sheng電dian信xin號hao，從cong輸shu出chu端duan流liu出chu

，從cong而er實shi現xian“電- 光- 電”轉換。它廣泛應用於信號隔離
、開關電路
、脈衝放大、固態繼電器（SSR）等電路中。另外，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路
，通過調節控製端電流改變占空比

，達到精密穩壓的目的。

光耦能實現電氣隔離
，還有抗幹擾能力強
、使用壽命長、傳輸效率高等優點[3]。但遇到光耦合器性能下降導致電路故障在醫療設備開關電源中還是比較多的。

例1 ：Philips BV25 X 線機的電源不少臨床醫學工程人員都接觸過。其中，因光電耦合器性能不良導致無法開機幾乎成為該電源的通病。BV25 主電源采用了無觸點軟啟動電路設計。當220V 接入時，一路變壓器提供一組28V 和多組7V 電源，28V 經整流穩壓後得到+15V 電壓向電源控製板提供電源，7V 供給各組光耦合器。電源板上H1 若為綠燈
，則大致可判斷28V 和7V 輸出正常。可控矽V1-V3及光耦（4N25）B1-B6 性能不良均會導致開機失敗，判斷V3 是否損壞需拆下測量，否則容易誤判。

例2 ： OHMEDA 2000 嬰兒溫箱， 溫度到設定值後繼續上升，報“E013”。查維修手冊提示為“Header notswitching off”。排除thermal switch 故障後
，最大可能是SSR內光耦合器的性能不良所致
，更換該器件後溫箱工作正常。

醫療設備開關電源和其他開關電源一樣
，功率器件是必不可少的。其中用的較多的有功率二極管
、可控矽（SCR）hegonglvchangxiaoyingguandeng。zaiweixiuguochengzhong，gonglvqijianshizhongdianjianzhaduixiang，cileiqijiandesunhuai，huidaozhikaijibaohuhuoshaorongduansi。zaiweixiuzhongfaxiangaileiqijiansunhuaishi，chugenghuantongcanshuqijianwai
，haibixujianzhawaiweigaoyadianrongjixianliuhuodianliujiancedianzu。

例1 ：Alcon Universal II 型超聲乳化儀開機麵板無顯示，“Standby”燈閃爍，開關電源有“吱吱”聲，可大致判斷電源有保護動作。該電源用到了 UC3842、UC3843 和UC3854等PWM IC，各IC 電流檢測端均提示過流
，且各供電端電壓跳變。排除PWM IC 及外圍電路損壞後，重點檢查功率器件，其中一路電源的開關管（IRF460）擊穿
，更換該場效應管後又檢查了其外圍電路，發現與其連接的C26 高壓電容（1KV）已擊穿，更換C26 後通電
，主+24V 輸出正常，將機器所有連線恢複
，各組電壓正常且整機工作穩定。

例2 ：SHIMADZU OPESCOPE 50N 型X 線機監視器無顯示
，指示燈閃爍
，該X 線機總供電為220V，而監視器供電為110V，送修前操作人員單獨對監視器加220V 後指示燈不亮。該監視器電源采用STR 54041 開關電源厚膜模塊設計，其DS 極已擊穿
，且D1722 被擊穿，更換後接假負載各路電源輸出正常，恢複電路連線後指示燈亮
，機內有“嗒嗒”聲，但仍無顯示，後檢查發現行管Q9 和保險電阻R71損壞，更換後整機工作正常。

3 PWM IC及外圍電路故障

電源控製芯片與開關管組合在醫療設備開關電源中應用很普遍，一個電源甚至還會多處用到。PWM 開關穩壓或穩流電源的基本工作原理就是在輸入電壓、內nei部bu參can數shu及ji外wai接jie負fu載zai變bian化hua的de情qing況kuang下xia，控kong製zhi電dian路lu通tong過guo被bei控kong製zhi信xin號hao與yu基ji準zhun信xin號hao的de差cha值zhi進jin行xing閉bi環huan反fan饋kui，調tiao節jie主zhu電dian路lu開kai關guan器qi件jian的de導dao通tong脈mai衝chong寬kuan度du，使shi得de開kai關guan電dian源yuan與yu輸shu出chu電dian壓ya或huo電dian流liu等deng被bei控kong製zhi信xin號hao穩wen定ding。

PWM 的開關頻率一般固定，控製取樣信號可以構成單環、雙環或多環反饋係統，實現穩壓

、穩流及恒定功率的目的。

同時
，可以實現一些附帶的過流保護、抗偏磁及均流等功能。
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在維修開關電源時，當整流濾波電路、開關管正常情況下，通常要檢測PWM IC 及外周電路是否正常，這樣會達到事半功倍的效果。PWM IC 基本上都存在IC 供電
、基準電壓、驅動脈衝、電流檢測及取樣調整電路等。PWM IC供電一般是主電源經一電阻降壓所得，通常稱為啟動電阻，若該電阻開路或變大，提供給IC 供電低將導致電源不啟動。

當供電正常時，重點檢查基準電壓及驅動脈衝是否正常，然後監測電流傳感端電壓是否正常，接著要仔細檢測傳感支路。判斷PWM IC 自身故障的方法一般是通過測量引腳間阻抗或給供電端輸入標稱電壓，觀察基準電壓是否準確。

例1 ：北美GS 麻醉機+5V、+12V 電源板無輸出。該機器開關電源初級PWM IC 芯片為UC3845，保險和主要功率器件完好
，計劃先檢查PWM IC 芯片供電、基準電壓和電流檢測端引腳電壓，發現+300V 正常，7 腳無電壓輸入。

原因是100K 啟動電阻開路。更換後，PWM IC 供電正常，6 腳輸出脈衝波形穩定
，+5V、+12V 輸出電壓正確。

例2 ：Stryker 腔鏡監視器， 電源由開關管BUK456、UC3824 及外圍電路組成。UC3842 因第6 腳與5 腳短路而損壞，BUK456 的DS 極擊穿，電流檢測電阻開路
，且脈衝輸出端串聯電阻開路，更換上述器件後

，工作正常。若隻是更換外圍電路損壞器件
，而未發現UC3842 自身損壞
，換上的器件在開機瞬間會重新損壞。因此
，在維修中要排除PWM IC 自身故障。

4 其他電源部件故障

在維修當中，往往會遇到一些並非電子器件完全損壞所致的故障。如電容容量變小、線路板部分隱蔽性接觸不良、電dian源yuan灰hui塵chen過guo多duo或huo散san熱re不bu良liang導dao致zhi電dian源yuan不bu穩wen定ding及ji部bu分fen風feng扇shan控kong製zhi電dian路lu故gu障zhang致zhi電dian源yuan停ting振zhen等deng。由you於yu這zhe類lei問wen題ti通tong過guo傳chuan統tong檢jian測ce方fang法fa有you些xie困kun難nan，因yin此ci，根gen據ju經jing驗yan和he分fen析xi采cai取qu替ti換huan方fang式shi排pai除chu。

在zai維wei修xiu醫yi療liao設she備bei電dian源yuan時shi，首shou先xian要yao對dui灰hui塵chen進jin行xing處chu理li，可ke用yong吸xi塵chen器qi和he大da功gong率lv冷leng風feng機ji清qing除chu，在zai處chu理li過guo程cheng中zhong要yao減jian少shao人ren體ti靜jing電dian和he防fang止zhi線xian路lu板ban電dian容rong器qi對dui人ren體ti放fang電dian。對dui有you大da量liang風feng扇shan的de電dian源yuan一yi定ding要yao檢jian查zha風feng扇shan的de轉zhuan速su
，特te別bie是shi那na些xie帶dai轉zhuan速su控kong製zhi或huo速su度du檢jian測ce的de風feng扇shan

，不bu確que定ding時shi可ke采cai取qu替ti換huan法fa解jie決jue。

例1 ：日立7170A 生化儀+5V 開關電源，開機正常工作幾分鍾後，電源指示燈由綠變滅，+5V 輸出停止，散熱風扇無明顯異常，功率部件和PWM IC 正常
，但在做完清潔後未接風扇電源無輸出。換上普通的2 線CPU 風(feng)扇(shan)依(yi)然(ran)無(wu)輸(shu)出(chu)，將(jiang)該(gai)風(feng)扇(shan)測(ce)速(su)線(xian)接(jie)上(shang)並(bing)連(lian)入(ru)線(xian)路(lu)板(ban)後(hou)
，電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)正(zheng)常(chang)且(qie)可(ke)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)。因(yin)此(ci)，可(ke)得(de)出(chu)原(yuan)風(feng)扇(shan)因(yin)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang)轉(zhuan)速(su)降(jiang)低(di)致(zhi)電(dian)源(yuan)停(ting)振(zhen)的(de)結(jie)論(lun)。以(yi)前(qian)，+24V 也出現過此類問題

，當時因設備使用較急更換了新的電源模塊後恢複正常。

例2 ：TOSHIBA 240A 型B 超chao連lian續xu工gong作zuo時shi間jian較jiao長chang後hou電dian源yuan外wai殼ke發fa燙tang
，且qie經jing常chang出chu現xian過guo溫wen保bao護hu。該gai類lei故gu障zhang一yi般ban是shi因yin為wei內nei部bu灰hui塵chen過guo多duo或huo內nei部bu風feng扇shan轉zhuan速su變bian低di致zhi整zheng個ge電dian源yuan工gong作zuo環huan境jing變bian差cha所suo致zhi。將jiang電dian源yuan拆chai下xia徹che底di除chu塵chen，更geng換huan電dian源yuan底di部bu和he背bei麵mian風feng扇shan後hou電dian源yuan溫wen度du明ming顯xian下xia降jiang，機ji器qi工gong作zuo正zheng常chang
，且qie1 年未出現故障。

5 小結

醫療設備種類繁多
，大功率、大電流的開關電源在醫療設備中應用相當廣泛。開關電源故障占醫療設備故障的60% yishang。yinci，zhangwokaiguandianyuandeweixiushimeigelinchuangyixuegongchengrenyuandejibenjineng，yeshinandian。benwenzhijieheshijiweixiujingyanduiyiliaoshebeikaiguandianyuandeweixiujishujinxingletantao
，xiwanggengduotongxingzhuanjiatichubaoguiyijianbingduiyiliaoshebeikaiguandianyuanzuojinyibuyanjiu。