肖 平

醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源維修技術(shù)的應(yīng)用分析

肖 平①

醫(yī)療設(shè)備在使用過(guò)程中對(duì)其安全性、穩(wěn)定性、精確性和可靠性要求非常嚴(yán)格，設(shè)備的正常運(yùn)行需要好的電源來(lái)保證，而開(kāi)關(guān)電源由于使用集成電路模塊，采用了良好的保護(hù)電路，并具有安全、可靠、穩(wěn)定的性能，以及電源體積小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在各種電子醫(yī)療設(shè)備中。從開(kāi)關(guān)電源維修角度來(lái)看，在維修醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源時(shí)必須掌握開(kāi)關(guān)電源的工作原理，具備一定的故障分析能力和維修技能技巧，在合理的工作條件下進(jìn)行科學(xué)有效的維修和保養(yǎng)，是確保醫(yī)療設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

醫(yī)療設(shè)備；開(kāi)關(guān)電源；維修技術(shù)

[First-author's address]Department of Equipment Management, the 9th Hospital of Chongqing, Chongqing 400070, China.

1 醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)故障

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備向著安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確及人性化方向發(fā)展，各種直觀的顯示裝置和高度集成電路在醫(yī)療設(shè)備中的大量應(yīng)用，不同程度的提升了醫(yī)療設(shè)備的工作性能。但是，由于醫(yī)療設(shè)備對(duì)工作電壓、電流要求較高，需要一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源[1]。開(kāi)關(guān)電源采用良好的保護(hù)電路，以其穩(wěn)定的電壓、輸出電流、安全、集成電路模塊體積小等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在各種醫(yī)療設(shè)備中。

在電子儀器的使用中電源故障率很高，而常用的醫(yī)療設(shè)備故障中以開(kāi)關(guān)電源的故障率居首，因此為了確保醫(yī)療設(shè)備能夠長(zhǎng)久保持有序、穩(wěn)定、可靠的工作狀態(tài)，有必要對(duì)開(kāi)關(guān)電源的維修技術(shù)進(jìn)行分析研究[2]。

2 開(kāi)關(guān)電源的工作原理

醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源由于應(yīng)用了集成控制器，降低了開(kāi)關(guān)電源的控制組件數(shù)量，使開(kāi)關(guān)電源的工作程序變得更加簡(jiǎn)單，提高了開(kāi)關(guān)電源的安全性以及可靠性。醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的主要結(jié)構(gòu)件包括開(kāi)關(guān)變壓器、脈寬調(diào)制控制組件、輸出整流、濾波以及穩(wěn)壓電路、誤差放大電路以及保護(hù)電路、電源開(kāi)關(guān)元件等[3-4]。①交流電源(如50 Hz)輸入經(jīng)過(guò)整流濾波，成直流電源；②通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管,將直流電源加到開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)上；③開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載；④輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。開(kāi)關(guān)電源的工作原理如圖1所示：

圖1 醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源

由圖1可知，在整個(gè)開(kāi)關(guān)電源中由開(kāi)關(guān)元件和開(kāi)關(guān)變壓器組成的功率變換電路是核心部分，其中開(kāi)關(guān)元件有自激式和被動(dòng)式兩大類；而開(kāi)關(guān)變壓器由于要承受高頻的工作狀態(tài)，因此通常使用鐵氧體和其他特殊合金磁芯制作。開(kāi)關(guān)電源的控制方式主要有脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和頻率混合調(diào)制3種類型，圖1表現(xiàn)的是其中最常用的脈寬調(diào)制。通過(guò)脈沖調(diào)制組件控制脈沖的寬度和頻率，為整個(gè)電路提供有序的矩形脈沖序列。在了解醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的工作原理、特性以及效用之后，對(duì)其維護(hù)和維修有著非常重要的意義。

盡管醫(yī)療設(shè)備中電源電路的樣式不同，但基本工作原理相通，且主要的結(jié)構(gòu)是由輸入電壓、變換電路、輸出電路以及控制電路等組成。整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的回路可以分為線路濾波器、浪涌電流抑制電路以及整流電路3大部分[5]。其中線路濾波器的主要作用是衰減從電源線進(jìn)入電路中的高頻干擾噪聲；浪涌電流抑制電路主要起到抑制浪涌電流的作用；整流電路則是把輸入電路中的交流電流變?yōu)榭晒┰O(shè)備儀器使用的直流電流，比較常見(jiàn)的是電容輸入和扼流圈輸入這兩種類型，而其中電容輸入是醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源中最常用的類型。

3 開(kāi)關(guān)電源維修技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)故障

在研究醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源維修技術(shù)之前，首先需要對(duì)開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)故障以及發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析。①開(kāi)關(guān)電源電路中輸入的直流高壓會(huì)損壞回路中集成電路的二極管；②在開(kāi)關(guān)電源電路中的高壓濾波電容器通常會(huì)產(chǎn)生較大的漏電量，從而降低開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載能力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)進(jìn)一步造成開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)限流電阻損傷；③開(kāi)關(guān)電源電路中高壓濾波器電容失效或者高頻變壓器的次級(jí)繞組的整流二極管過(guò)熱，導(dǎo)致直流疊加的高頻交流波紋電壓急速上升，影響醫(yī)療設(shè)備的工作狀態(tài)；④開(kāi)關(guān)電源電路中的功率管損壞影響振蕩器工作，導(dǎo)致電路中無(wú)直流輸出；⑤開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整部分或者光電耦合器出現(xiàn)異常，降低了開(kāi)關(guān)電源的自動(dòng)穩(wěn)壓功能，無(wú)法提供穩(wěn)定的輸出電壓，從而影響醫(yī)療設(shè)備的工作狀態(tài)[6]；⑥開(kāi)關(guān)電源的輸出端空載或者負(fù)載電流太小或者出現(xiàn)故障，使得開(kāi)關(guān)在開(kāi)啟時(shí)就立刻進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，無(wú)法提供必要的電流輸出。

從以上故障現(xiàn)象分析得知，開(kāi)關(guān)電源對(duì)于醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行起著非常重要的作用。因此要重視開(kāi)關(guān)電源在整個(gè)醫(yī)療設(shè)備中所占據(jù)的位置，對(duì)其進(jìn)行必要的維護(hù)和保養(yǎng)，從而達(dá)到保護(hù)醫(yī)療設(shè)備中電路元器件的目的。

3.2 故障原因分析及檢修

在維修醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源時(shí)，首先觀察原件的外觀。有無(wú)電容爆裂，電阻受高溫變色，集成塊破裂，開(kāi)關(guān)變壓器有無(wú)擊穿糊點(diǎn)等。應(yīng)用萬(wàn)用表檢測(cè)開(kāi)關(guān)電源中各功率部件是否存在擊穿短路。開(kāi)關(guān)三極管和開(kāi)關(guān)變壓器是電源的核心部件,其質(zhì)量直接影響電源的好壞和使用壽命,尤其是開(kāi)關(guān)三極管,工作在高反壓狀態(tài)下,沒(méi)有足夠的保護(hù)電路,很容易擊穿燒毀。開(kāi)關(guān)管的品質(zhì)直接決定了電源的穩(wěn)定性,它也是電源中主要的發(fā)熱元件,拆開(kāi)電源后看到的主散熱片上的2個(gè)晶體管(或者封裝集成塊)就是開(kāi)關(guān)管[7]。相比較普通的開(kāi)關(guān)電源，醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源最重要的作用就是調(diào)整設(shè)備元件的閉合狀態(tài)，如果電路中出現(xiàn)異常電壓或者電流，導(dǎo)致設(shè)備元件過(guò)流、過(guò)溫時(shí)，開(kāi)關(guān)元件會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，停止工作從而保護(hù)醫(yī)療設(shè)備不受到損壞。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生故障時(shí)，特別是相互并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源，在故障預(yù)處理的過(guò)程中應(yīng)該首先在電路的主要輸出端和地面之間接一定數(shù)值的電阻作為電源的假負(fù)載，開(kāi)關(guān)電源都有空載、短路等保護(hù)，不接入假負(fù)載電源將處于保護(hù)狀態(tài)，這點(diǎn)很重要。然后再根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的故障現(xiàn)象并且結(jié)合整個(gè)電路的工作原理進(jìn)行分析研究，找出故障元件進(jìn)行修復(fù)或者更換。

在對(duì)醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行維修中需要注意檢測(cè)開(kāi)關(guān)電源的接地部分，應(yīng)該確保按照地線的埋設(shè)方式配置專用地線，最好采用隔離變壓器，以便設(shè)備維修人員降低電擊的概率以及弱化電路受到外部信號(hào)的干擾，提高設(shè)備的工作性能。在檢測(cè)醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該將設(shè)備與電源隔離，因?yàn)榇嬖诠收显拈_(kāi)關(guān)電源設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生絕緣擊穿的現(xiàn)象，造成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及線對(duì)線的局部高壓，因此要引起維修人員的注意，通常在測(cè)試前要確保電路是斷開(kāi)的狀態(tài)。在維修醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源時(shí)首先需要排除短路故障，然后再處理斷線故障，在檢測(cè)的過(guò)程中要盡量避免發(fā)生人為短路故障。一旦發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源中存在短路現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該對(duì)整個(gè)電路中過(guò)流、過(guò)溫的元件進(jìn)行排查和清理，統(tǒng)一更換并且確保更換的元件跟原機(jī)型的規(guī)格、型號(hào)一致，不可以隨意更換代用元件。更換開(kāi)關(guān)電源的元件時(shí)首先需要斷開(kāi)電路中的電源，然后對(duì)濾波電容進(jìn)行放電，防止局部電壓造成擊穿現(xiàn)象。焊接時(shí)需要調(diào)整好元件以及電位器的位置，切忌盲目焊接以及隨意擰動(dòng)造成其他的安全隱患。當(dāng)醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源維修完畢時(shí)，還需要進(jìn)行徹底的安全排查，特別是要仔細(xì)檢查醫(yī)療設(shè)備的漏電流以及保護(hù)接地情況，確保所有設(shè)備都處于正常的狀態(tài)[8]。

在醫(yī)療設(shè)備中開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)和使用最根本目的就是為了保護(hù)設(shè)備元器件不受到異常電壓或者電流的影響而損壞，從而提升設(shè)備儀器的穩(wěn)定性以及可靠性，使得電源開(kāi)關(guān)成為醫(yī)療設(shè)備最重要的構(gòu)件之一。其質(zhì)量的好壞直接影響到整個(gè)醫(yī)療設(shè)備的安全性以及可靠性。為了提高醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源維修技術(shù)，應(yīng)對(duì)醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的工作原理及特性予以足夠的重視，提升維修人員的技術(shù)水平，快速查找出故障發(fā)生的原因及類型，從而使具有針對(duì)性的維修方法獲得更為理想的處理效果[9]。

4 總結(jié)

由于醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的故障分析以及維修是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程，因此對(duì)于維修人員的專業(yè)技術(shù)水平以及綜合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有著非常嚴(yán)格的要求。在維修醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源時(shí)必須要先搞清楚開(kāi)關(guān)電源工作原理，將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有效地結(jié)合在一起，只有這樣才能動(dòng)手操作，切忌僅僅依靠自己的主觀經(jīng)驗(yàn)盲目地開(kāi)展維修工作。

醫(yī)療設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的維護(hù)保養(yǎng)是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持并且意義重大的工作，應(yīng)引起維修人員的足夠重視[10]。

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Analysis of methods for maintenance of switches in medical devices

XIAO Ping

The security, stability, accuracy and reliability of medical devices in use process is very strict. The normal operation of the equipments need to have a good power supply to guarantee. Due to the switching power supply's high reliability, safety, good protection circuit, good stability, integrated circuit module and small size of power supply, it has been wildly used in all kinds of electronic medical equipment. From the maintenance perspective of switch power supply, the maintenance technical personnel should make clear of the working principle, have the ability to analyze the malfunction and master a certain skills. Maintaining the equipments in a proper working condition is the key to ensure the normal operation of them.

Medical equipment; Switching power supply; Maintenance technology

1672-8270(2012)07-0078-03

R197.39

A

肖平,男，(1955- ),大專，工程師。重慶市笫九人民醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備管理與維修工作。

2012-03-01

①重慶市笫九人民醫(yī)院設(shè)備科 重慶 400700

China Medical Equipment,2012,9(7):78-80.