金寶電源的維修

1、一種醫(yī)療電源的維修方法,醫(yī)療儀器中的電源，首先要滿足在電網(wǎng)或負載變化時的恒壓或恒流的作用。另外，能提供儀器中各種元器件的供電要求，并且有盡可能小的電磁干擾和噪聲，同時具備各種過載與欠壓的保護措施。線性電源雖能滿足上述需求，但鑒于其體積笨重、效率低下,20世紀50年代開始逐步被開關(guān)電源所替代。現(xiàn)在的有源醫(yī)療設備中，無論是恒壓還是恒流，幾乎都采用了開關(guān)電源。以下用金寶血透機AK200電源為例，介紹我們分析故障現(xiàn)象和最終排除故障的解決方法。,

2、2.電路分析與維修方法2.1 電路分析金寶血透機AK200 型的電源由瑞士制造，機型為：K18004.002 Gambro。機器內(nèi)部含有1.功率因數(shù)控制器 2.一組24V主電源、一組24V副電源和一組12V電源 3.各種過載保護電路及啟動電路。,在維修時首先按機器的PCB（電源板子）畫出實際的電路圖，如圖所示。,這是一個以UC3844為主芯片PWM控制的開關(guān)電源，屬他激式正激勵，由于采用了正激勵方法，為了減少開關(guān)管關(guān)斷時的高反相脈沖

3、損壞開關(guān)管，電路采用了雙VMOS管（V10，V21）串聯(lián)的接法。V34，V35是一對互補的晶體管做功率VMOS管的驅(qū)動，V24是 V21的驅(qū)動晶體三極管，以實現(xiàn)V21與V10的同步開和關(guān)。,T1 是高頻變壓器，初級線圈隨VMOS導通電流增加時，次級感應的電壓使V15a導通， V21與V10關(guān)斷時L4 的反電動勢讓V15b導通，這是一種經(jīng)典的正激勵電路。整流濾波后供+24伏主電源輸出， N2（TL431）用于主電源的采樣基準（2.5V），

4、采樣電阻是R64、R65和R41。設計的輸出電壓為：,若某種原因輸出電壓升高時，R41 對信號地電壓超過2.5伏，經(jīng)N2 的基準2.5伏比較后N2的陰極和陽極之間電流增加，H3 光耦發(fā)光管導通，N4 芯片⒁腳VFRE 的5伏電壓通過光耦的光敏管加到N4 的⑶腳Vfb端，此端電壓上升，芯片輸出占空比縮小，輸出電壓隨之下降，反之亦然。,LR電感既當濾波用，又利用電感的內(nèi)阻0.01歐姆充當過流保護的采樣電阻，LR采樣端連接N3A（LM393比

5、較器）的反相端⑵腳，N3A正相端⑶腳對信號地的電壓為：,如果主電源輸出電流超過0.142/0.01=14.2A，（由于電感LR的直流電阻測量有誤差，過流保護值在15A左右）。N3A反相端⑵腳對信號地電壓會超過0.142V，N3A⑴腳輸出低電位，H3 光耦同樣導通，N4芯片輸出占空比同樣會縮小，使輸出限流。N3b是輸出過壓保護器，同相端⑸腳對信號地的電壓是穩(wěn)壓管5.1V,,主電源過壓輸出保護值為:,如果主電源電壓輸出超過29.07V時會使

6、N3b的反相端⑹腳電壓超過5.1V ，N3b 比較器反轉(zhuǎn)，N3b⑺腳輸出電壓接近信號地水平，光耦H2導通，N4的⑴腳COMP端通過R30和光耦H2光敏管接地，使N4的⑴腳電位下降，N4芯片輸出占空比縮小，最終使開關(guān)變壓器次級電壓下降，起到了過壓保護的作用。,N10A是功率散熱器過熱保護比較器。RT的常溫值是100K，這是一個負溫度系數(shù)的電阻，固定在鋁散熱器上。RT接在比較器N10A的反相端⑵腳，將N6（7815）輸出的電壓和R42對地進

7、行分壓,N10A同相端對地的電壓是7.15V,正常情況下另一個UC3844芯片的開關(guān)電源副邊電壓經(jīng)N6（7815）輸出15V電壓，減去V-1一個PN結(jié)0.7V電壓，這14.3V的電壓經(jīng)RT和R2 分壓后加在N10A的反相端⑵腳上，N10A比較器的輸出端⑴腳通過V37-1，V37-2，與上拉電阻R66和N4的⒁腳的5V相連。正常工作時RT的值大于47K，,N10A同相端對地電壓高于反相端對地電壓，N10A ⑴腳內(nèi)部輸出集電極呈高阻狀態(tài)，即

8、N10A ⑴腳對地為高電位，BG10不導通，若散熱器的溫度升高到使RT的值小于R2（47K），此時N10A反相端⑵腳對地的電壓:,將大于7.15V，比較器反轉(zhuǎn)，N10A ⑴腳輸出為低電位，BG10的基極電流經(jīng)R7，V37-1，經(jīng)N10A輸出⑴腳到地形成回路，BG10導通，N4的過流保護端⑸腳經(jīng)BG10的c-e與N4⒁腳的+5V相連，N4輸出關(guān)斷，起到過熱保護作用。,N9A（LM393 ） 是一個啟動比較器。N9A的同相端對信號地的電壓為

9、,N9A的同相端對信號地的電壓為1.09V，N9A的反相端經(jīng)R44接信號地，在節(jié)點上又和R62，HALT按鈕串聯(lián)至REMO端,如果血透機主機不給REMO端控制電壓，那么N9A的反相端對信號地為0V，N9A ⑴腳內(nèi)部的輸出集電極為開路狀態(tài)，即N9A ⑴腳對信號地呈高電位，副電源通過N13（7812）輸出的+12V電壓經(jīng)R45 使光耦H5 的發(fā)光管與信號地之間產(chǎn)生電流，光耦H5光敏管導通,V37-1與V37-2節(jié)點處通過H5 的光敏管接地，

10、BG10 導通，N4輸出關(guān)斷，主電源+24V沒有輸出。如果主機在REMO端和信號地之間加上+5V電壓，N9A反相端對信號地的電壓就大于1.09 V，N9A的輸出端⑴腳為信號地水平，光耦H5（CNW82）關(guān)斷，BG10 截至，N4正常啟動并工作。,2.2 故障實例分析實例1：故障現(xiàn)象：機器保險絲燒毀。經(jīng)查，V10的D-S短路，V21的D-S阻值只有幾十歐姆，R24開路，V34的C-E阻值只有幾十歐姆。分析：功率MOS管D-S擊穿時，其

11、柵極和漏、源極之間也會擊穿，因此R24會燒毀，V34驅(qū)動晶體管也會燒毀。,維修：更換各損壞的元器件。BUZ330的VDS為500V，ID為9.5A，rDS為0.6Ω（ON）,市場上能買到的功率場效應管是IRFP450，經(jīng)查，該功率MOS管的VDS為500V，ID為14A，rDS為0.4Ω（ON），能完全替代BUZ330。再更換貼片封裝的R24，用1N4746替代V-3和V-4，用貼片封裝的晶體三極管8050和8550替代V35和V34，

12、更換14腳貼片封裝的UC3844芯片N4 。,至此，損壞部分元件基本更新。換上3A的保險絲通電試驗，+388V對地電壓正常，說明功率因數(shù)控制器工作正常，X接口處的副電源+24V正常，對信號地+12V電源正常，說明副電源工作正常。主電源24V輸出為零，說明啟動比較器工作正常。在REMO端和信號地之間接上5伏電源，主電源對信號地+24V電源輸出正常。機器修理完畢。,實例2：故障現(xiàn)象：機器能正常開機，但經(jīng)機器面板的觸摸屏卻無法關(guān)機，只能通過插

13、拔后面的220伏交流電源線才能關(guān)機。經(jīng)查：開機時，+388V對地電壓正常，X接口處的副電源+24V正常，對信號地+12伏輸出正常，但+24伏主電源輸出處亦有+24伏輸出。分析與維修：功率因數(shù)控制器正常，兩組UC3844芯片控制的開關(guān)電源也基本正常，故障應該在啟動電路上，將H5光敏管C-E極短路，主電源+24伏對信號地輸出為零，說明BG10完好,故障可能在N9上，但更換N9（LM393）后故障照舊。離線測量光耦H5（CNW82）完好。

14、此時，通電時在線測量N9比較器⑻腳對信號地居然沒有電壓！+12伏電壓正常，怎么會沒有N9比較器⑻腳的電壓呢？離線測量N9比較器⑻腳和+12伏之間不通，最終發(fā)現(xiàn)在主電源+24伏輸出的22芯接插件座子下面的給N9比較器供電的+12伏連線被進入機器的透析液腐蝕斷開了！重新焊接斷開的連線，故障排除，機器修復。,實例3：故障現(xiàn)象：機器無法啟動。經(jīng)查：開機時，+388V對地電壓正常，X接口處的副電源+24V正常，對信號地+12伏輸出正常，在電源P

15、CB板子的輸出接插件座子⒅腳REMO端和⒄腳信號地之間加入+5V電源卻能輸出主電源+24V。而在裝上電源的機箱盒以后，再從引出線的接插件⒅腳和⒄腳之間通以+5V電源后卻沒有主電源+24V輸出。,分析與維修：以上故障只能發(fā)生在22芯的接插件和引線上。檢查接插件端口接觸良好，各引線沒有被腐蝕和斷開的現(xiàn)象，但PCB板的REMO端口和引線接插件之間串聯(lián)了一個HALT這個緊急關(guān)斷開關(guān)，平時應該是常閉的，經(jīng)查已經(jīng)因氧化開路了。對這個HALT開關(guān)進行

16、清洗處理后，故障排除，機器修復。,實例4：機器工作2-3小時后主電源會莫名關(guān)斷。經(jīng)查：副電源+24伏正常，對信號地+12伏正常，主電源能被+5伏信號啟動。分析與維修：懷疑熱穩(wěn)定性不好，或者高頻變壓器內(nèi)部有匝間短路。在REMO端和信號地之間加入+5V的電源啟動+24V的主電源。試驗4個小時，機器一切正常，各散熱器溫升不高，兩高頻變壓器溫升不高?？紤]機器負載過重？同時也需考慮風扇的散熱效果，因為機箱拆開時風扇的接插件隨之卸掉，無法直接試

17、驗風扇的好壞。,用外接24伏電壓離線檢查風扇，風扇正常。用導線焊接在風扇接插件的底座并和風扇相連，風扇不轉(zhuǎn)。通電在線檢查風扇接口處無+24伏電壓。離線檢查V83 晶體管完好，通電在線檢查V83 基極對信號地電壓0.7V，集電極0V，那必定是風扇插座和+24V連線開路。又是一處PCB板敷銅線被透析液腐蝕開路的例子！,原因可能是由于風扇停轉(zhuǎn)，帶負載情況下各功率MOS管溫度上升，導致散熱器溫度升高使RT值小于47K，N10A 比較器反轉(zhuǎn)輸出關(guān)

18、斷，為過熱保護所致。重新焊接開路的敷銅線，故障排除。,從以上4個實例的故障排除來看，只要有電路圖，機器的故障分析比較清晰，有章可循，機器的維修變得快而省事，而且能實現(xiàn)高的維修成功率。但遺憾的是，一般供應商不提供電源的電路圖，這給維修工程師帶來了不少糾結(jié)的問題。如果沒有機器的圖紙，要修好上述4例電源或許是比較困難的。本文我們僅以金寶血透機AK200電源為例子作了分析。,另外，我們還對貝克曼公司cytomics TM FC 500全自動流式