醫療設備開(kāi)關(guān)電源維修技術(shù)研究

隨著(zhù)醫學(xué)電子技術(shù)的高度發(fā)展，醫療設備的種類(lèi)也越來(lái)越多，醫療設備與現代醫療診斷、治療關(guān)系日益密切，任何醫療設備都離不開(kāi)安全穩定的電源，且大部分為開(kāi)關(guān)電源。在日常診斷與治療過(guò)程中往往會(huì )遇到設備因電源故障而無(wú)法使用，此時(shí)就需要醫療服務(wù)機構的臨床醫學(xué)工程師結合自身經(jīng)驗和專(zhuān)業(yè)知識為臨床部門(mén)提供迅速、高效的服務(wù)。由于醫療設備的特殊性，設備電源互換性差，有的甚至缺少技術(shù)圖紙，這給維修工作帶來(lái)極大的不便。

　　醫療設備開(kāi)關(guān)電源一般可以分為AC/DC 和DC/DC 兩大類(lèi)，一次電源AC/DC 變換器輸入為50/60Hz、220V 交流電，必須經(jīng)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(jìn)行功率轉換，它是開(kāi)關(guān)電源的核心部分，此外還有啟動(dòng)、過(guò)流與過(guò)壓保護、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路檢測輸出電壓變化，并與基準電壓比較，誤差電壓經(jīng)過(guò)放大及脈寬調制（PWM）電路，再經(jīng)過(guò)驅動(dòng)電路控制功率器件的占空比，從而達到調整輸出電壓大小的目的?；窘Y構見(jiàn)圖1。

圖1 醫療設備開(kāi)關(guān)基本結構

　　開(kāi)關(guān)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(fēng)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(dòng)電路故障；④ PWM 電路故障；⑤取樣電路故障。開(kāi)關(guān)電源故障種類(lèi)繁多，在此不能一一詳列，下面結合實(shí)際維修實(shí)例對以上2 種分類(lèi)中典型維修技術(shù)進(jìn)行探討。

　　1 輸入電路故障

　　醫療設備開(kāi)關(guān)電源的輸入電路一般包括開(kāi)關(guān)、熔斷絲、交流抗干擾電路和軟啟動(dòng)電路等。開(kāi)關(guān)、熔斷絲和交流抗干擾電路故障很容易發(fā)現，其中開(kāi)關(guān)損壞可以直接更換，但熔斷絲損壞最好檢查一下負載是否嚴重短路，并換上同樣安培數的熔斷絲通電時(shí)監測總輸入電流。交流抗干擾電路故障一般因電容器使用時(shí)間長(cháng)而失效較常見(jiàn)。軟啟動(dòng)電路是開(kāi)關(guān)電源保護電路之一，開(kāi)關(guān)電源的輸入電路大都采用整流加電容器濾波電路設計，在輸入電路合閘瞬間。由于電容器上的起始電壓為0，會(huì )形成很大的瞬間沖擊電流。

　　為此，醫療設備開(kāi)關(guān)電源一般都在輸入電路中設置防沖擊電流的軟啟動(dòng)電路。

　　常見(jiàn)的軟啟動(dòng)電路有熱敏電阻防沖擊電流電路、SCR-R 電路、繼電器與電阻構成的電路、采用定時(shí)觸發(fā)器與限流電阻的電路，以及過(guò)零觸發(fā)的光耦可控硅與雙向可控硅構成的電路等。下面以熱敏電阻防沖擊電流、電路為例簡(jiǎn)單說(shuō)明其工作原理：熱敏電阻分為正溫度系數熱敏電阻（PTC）和負溫度系數熱敏電阻（NTC）。PTC 常態(tài)阻值較低。當有過(guò)大的異常電流流過(guò)時(shí)，因PTC 自身發(fā)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，達到限制沖擊電流的作用。

　　當電路處于正常工作狀態(tài)時(shí)，電阻發(fā)熱而使其阻值變小。

　　NTC 熱敏電阻防沖擊電流電路由于熱敏電阻的熱慣性，重新恢復原始阻值需要時(shí)間，當電源斷電后又快速接通時(shí)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 熱敏電阻防沖擊電流電路設計。其中，PTC 熱敏電阻在遭遇雷電或強電流的時(shí)候容易損壞，始終呈低阻態(tài)而通電便燒熔斷絲。而NTC 熱敏電阻往往出現開(kāi)路故障，導致一次電源DC 無(wú)AC 接入。

　　2 光電耦合器故障

　　光耦合器（Optical Coupler）亦稱(chēng)光電耦合器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。是以光為媒介來(lái)傳輸電信號的器件，通常把紅外線(xiàn)發(fā)光二極管與光敏半導體封裝在同一管殼內，當輸入端加電信號時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出光線(xiàn)，光敏半導體接受光線(xiàn)就產(chǎn)生電信號，從輸出端流出，從而實(shí)現“電- 光- 電”轉換。它廣泛應用于信號隔離、開(kāi)關(guān)電路、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）等電路中。另外，利用線(xiàn)性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過(guò)調節控制端電流改變占空比，達到精密穩壓的目的。

　　光耦能實(shí)現電氣隔離，還有抗干擾能力強、使用壽命長(cháng)、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn)[3]。但遇到光耦合器性能下降導致電路故障在醫療設備開(kāi)關(guān)電源中還是比較多的。

　　例1 ：Philips BV25 X 線(xiàn)機的電源不少臨床醫學(xué)工程人員都接觸過(guò)。其中，因光電耦合器性能不良導致無(wú)法開(kāi)機幾乎成為該電源的通病。BV25 主電源采用了無(wú)觸點(diǎn)軟啟動(dòng)電路設計。當220V 接入時(shí)，一路變壓器提供一組28V 和多組7V 電源，28V 經(jīng)整流穩壓后得到+15V 電壓向電源控制板提供電源，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?？煽毓鑆1-V3及光耦（4N25）B1-B6 性能不良均會(huì )導致開(kāi)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， 溫度到設定值后繼續上升，報“E013”。查維修手冊提示為“Header notswitching off”。排除thermal switch 故障后，最大可能是SSR內光耦合器的性能不良所致，更換該器件后溫箱工作正常。