肖 平

醫(yī)療設備開關(guān)電源維修技術(shù)的應用分析

肖 平①

醫(yī)療設備在使用過程中對其安全性、穩(wěn)定性、精確性和可靠性要求非常嚴格，設備的正常運行需要好的電源來保證，而開關(guān)電源由于使用集成電路模塊，采用了良好的保護電路，并具有安全、可靠、穩(wěn)定的性能，以及電源體積小等優(yōu)點而被廣泛應用在各種電子醫(yī)療設備中。從開關(guān)電源維修角度來看，在維修醫(yī)療設備開關(guān)電源時必須掌握開關(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行科學有效的維修和保養(yǎng)，是確保醫(yī)療設備正常運行的關(guān)鍵。

醫(yī)療設備；開關(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)療設備開關(guān)電源的常見故障

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療設備向著安全、穩(wěn)定、準確及人性化方向發(fā)展，各種直觀的顯示裝置和高度集成電路在醫(yī)療設備中的大量應用，不同程度的提升了醫(yī)療設備的工作性能。但是，由于醫(yī)療設備對工作電壓、電流要求較高，需要一個穩(wěn)定可靠的電源[1]。開關(guān)電源采用良好的保護電路，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)點而廣泛應用在各種醫(yī)療設備中。

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

2 開關(guān)電源的工作原理

醫(yī)療設備開關(guān)電源由于應用了集成控制器，降低了開關(guān)電源的控制組件數(shù)量，使開關(guān)電源的工作程序變得更加簡單，提高了開關(guān)電源的安全性以及可靠性。醫(yī)療設備開關(guān)電源的主要結(jié)構(gòu)件包括開關(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電路、電源開關(guān)元件等[3-4]。①交流電源(如50 Hz)輸入經(jīng)過整流濾波，成直流電源；②通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管,將直流電源加到開關(guān)變壓器初級上；③開關(guān)變壓器次級感應出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載；④輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩(wěn)定輸出的目的。開關(guān)電源的工作原理如圖1所示：

圖1 醫(yī)療設備的開關(guān)電源

由圖1可知，在整個開關(guān)電源中由開關(guān)元件和開關(guān)變壓器組成的功率變換電路是核心部分，其中開關(guān)元件有自激式和被動式兩大類；而開關(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。通過脈沖調(diào)制組件控制脈沖的寬度和頻率，為整個電路提供有序的矩形脈沖序列。在了解醫(yī)療設備開關(guān)電源的工作原理、特性以及效用之后，對其維護和維修有著非常重要的意義。

盡管醫(yī)療設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。整個開關(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備儀器使用的直流電流，比較常見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)療設備開關(guān)電源中最常用的類型。

3 開關(guān)電源維修技術(shù)的應用分析

3.1 醫(yī)療設備開關(guān)電源的常見故障

在研究醫(yī)療設備開關(guān)電源維修技術(shù)之前，首先需要對開關(guān)電源的常見故障以及發(fā)生故障的原因進行分析。①開關(guān)電源電路中輸入的直流高壓會損壞回路中集成電路的二極管；②在開關(guān)電源電路中的高壓濾波電容器通常會產(chǎn)生較大的漏電量，從而降低開關(guān)電源的負載能力，嚴重時還會進一步造成開關(guān)電源的啟動限流電阻損傷；③開關(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繞組的整流二極管過熱，導致直流疊加的高頻交流波紋電壓急速上升，影響醫(yī)療設備的工作狀態(tài)；④開關(guān)電源電路中的功率管損壞影響振蕩器工作，導致電路中無直流輸出；⑤開關(guān)電源的電壓調(diào)整部分或者光電耦合器出現(xiàn)異常，降低了開關(guān)電源的自動穩(wěn)壓功能，無法提供穩(wěn)定的輸出電壓，從而影響醫(yī)療設備的工作狀態(tài)[6]；⑥開關(guān)電源的輸出端空載或者負載電流太小或者出現(xiàn)故障，使得開關(guān)在開啟時就立刻進入保護狀態(tài)，無法提供必要的電流輸出。

從以上故障現(xiàn)象分析得知，開關(guān)電源對于醫(yī)療設備的正常運行起著非常重要的作用。因此要重視開關(guān)電源在整個醫(yī)療設備中所占據(jù)的位置，對其進行必要的維護和保養(yǎng)，從而達到保護醫(yī)療設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)療設備的開關(guān)電源時，首先觀察原件的外觀。有無電容爆裂，電阻受高溫變色，集成塊破裂，開關(guān)變壓器有無擊穿糊點等。應用萬用表檢測開關(guān)電源中各功率部件是否存在擊穿短路。開關(guān)三極管和開關(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,尤其是開關(guān)三極管,工作在高反壓狀態(tài)下,沒有足夠的保護電路,很容易擊穿燒毀。開關(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,拆開電源后看到的主散熱片上的2個晶體管(或者封裝集成塊)就是開關(guān)管[7]。相比較普通的開關(guān)電源，醫(yī)療設備開關(guān)電源最重要的作用就是調(diào)整設備元件的閉合狀態(tài)，如果電路中出現(xiàn)異常電壓或者電流，導致設備元件過流、過溫時，開關(guān)元件會自動斷開，停止工作從而保護醫(yī)療設備不受到損壞。當開關(guān)電源發(fā)生故障時，特別是相互并聯(lián)的開關(guān)電源，在故障預處理的過程中應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載，開關(guān)電源都有空載、短路等保護，不接入假負載電源將處于保護狀態(tài)，這點很重要。然后再根據(jù)開關(guān)電源的故障現(xiàn)象并且結(jié)合整個電路的工作原理進行分析研究，找出故障元件進行修復或者更換。

在對醫(yī)療設備開關(guān)電源進行維修中需要注意檢測開關(guān)電源的接地部分，應該確保按照地線的埋設方式配置專用地線，最好采用隔離變壓器，以便設備維修人員降低電擊的概率以及弱化電路受到外部信號的干擾，提高設備的工作性能。在檢測醫(yī)療設備開關(guān)電源時應該將設備與電源隔離，因為存在故障元件的開關(guān)電源設備，都會產(chǎn)生絕緣擊穿的現(xiàn)象，造成點對點以及線對線的局部高壓，因此要引起維修人員的注意，通常在測試前要確保電路是斷開的狀態(tài)。在維修醫(yī)療設備開關(guān)電源時首先需要排除短路故障，然后再處理斷線故障，在檢測的過程中要盡量避免發(fā)生人為短路故障。一旦發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源中存在短路現(xiàn)象時，應該對整個電路中過流、過溫的元件進行排查和清理，統(tǒng)一更換并且確保更換的元件跟原機型的規(guī)格、型號一致，不可以隨意更換代用元件。更換開關(guān)電源的元件時首先需要斷開電路中的電源，然后對濾波電容進行放電，防止局部電壓造成擊穿現(xiàn)象。焊接時需要調(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造成其他的安全隱患。當醫(yī)療設備開關(guān)電源維修完畢時，還需要進行徹底的安全排查，特別是要仔細檢查醫(yī)療設備的漏電流以及保護接地情況，確保所有設備都處于正常的狀態(tài)[8]。

在醫(yī)療設備中開關(guān)電源的設計和使用最根本目的就是為了保護設備元器件不受到異常電壓或者電流的影響而損壞，從而提升設備儀器的穩(wěn)定性以及可靠性，使得電源開關(guān)成為醫(yī)療設備最重要的構(gòu)件之一。其質(zhì)量的好壞直接影響到整個醫(yī)療設備的安全性以及可靠性。為了提高醫(yī)療設備開關(guān)電源維修技術(shù)，應對醫(yī)療設備開關(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)療設備開關(guān)電源的故障分析以及維修是一項綜合性強、結(jié)構(gòu)復雜的工程，因此對于維修人員的專業(yè)技術(shù)水平以及綜合實踐經(jīng)驗有著非常嚴格的要求。在維修醫(yī)療設備開關(guān)電源時必須要先搞清楚開關(guān)電源工作原理，將理論知識與實踐經(jīng)驗有效地結(jié)合在一起，只有這樣才能動手操作，切忌僅僅依靠自己的主觀經(jīng)驗盲目地開展維修工作。

醫(yī)療設備開關(guān)電源的維護保養(yǎng)是一項需要長期堅持并且意義重大的工作，應引起維修人員的足夠重視[10]。

[1]郝琦瑋,李樹華.開關(guān)電源的原理與設計[J].內(nèi)蒙古大學學報(自然科學版),2003,34(4):440.

[2]景欣.降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源芯片電路的研究與設計[D].沈陽:沈陽工業(yè)大學,2009:5.

[3]蔡永輝.醫(yī)療設備的開關(guān)電源基本原理與故障分析[J].醫(yī)療設備信息,2007,22(4):74.

[4]唐圖強,楊斌,高磊.醫(yī)療設備中開關(guān)電源的工作原理及檢修[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2009,30(3):123.

[5]張勝久,萬兵.醫(yī)療設備開關(guān)電源的維修[J].醫(yī)療設備信息,2007,22(12):115-116.

[6]范開州.醫(yī)療設備開關(guān)電源維修技術(shù)的探討[J].中國醫(yī)療設備,2011,26(7):118.

[7]李玉明,何賢國.開關(guān)電源維修方法與技巧[J].中國醫(yī)學裝備,2008,5(5):60.

[8]杜松濤.醫(yī)療設備開關(guān)電源的維修體會[J].中國醫(yī)學裝備,2010,7(2):66.

[9]張勇.淺談電源質(zhì)量對醫(yī)療設備應用的影響[J].中國醫(yī)療設備,2008,23(3):98.

[10]王穎,陳志軍.教學醫(yī)院醫(yī)療設備管理中的問題及對策[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(2):88.

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)院設備科，從事醫(yī)療設備管理與維修工作。

2012-03-01

①重慶市笫九人民醫(yī)院設備科 重慶 400700

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