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      奧林巴斯UHI-3腹腔鏡氣腹機(jī)兩例電路故障維修分析

      2022-05-28 10:46:26趙東升孔康輝
      中國醫(yī)療設(shè)備 2022年5期
      關(guān)鍵詞:電源板氣腹電路板

      趙東升,孔康輝

      河南省人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備部,河南 鄭州 450003

      引言

      奧林巴斯UHI-3氣腹機(jī)用于外科腹腔鏡手術(shù),通過向腹腔內(nèi)注入二氧化碳?xì)怏w,維持腹腔手術(shù)區(qū)域氣壓,形成必要的手術(shù)空間和醫(yī)生的手術(shù)視野,是一款性能優(yōu)良、可靠性高的手術(shù)輔助設(shè)備,然而一旦出現(xiàn)電路故障,將無法保障手術(shù)繼續(xù)進(jìn)行,必須通過備用機(jī)完成手術(shù)[1-3]。氣腹機(jī)出現(xiàn)電源故障時,常規(guī)的維修方法是模塊化維修,即更換故障的電路板,但其維修成本高,會增加醫(yī)院的負(fù)擔(dān)[4-10]。檢索相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),氣腹機(jī)相關(guān)研究主要集中在機(jī)械結(jié)構(gòu)和維護(hù)管理方面,芯片級電路板維修方面的研究很少[11-19]。本文以奧林巴斯UHI-3腹腔鏡氣腹機(jī)兩例電路故障維修實踐為例,從故障現(xiàn)象、故障判斷、故障分析、維修延伸四個方面進(jìn)行分析,還原電路板的電路原理圖,分析故障的電路板,查找故障的元器件,以期以極低的代價實現(xiàn)芯片級修復(fù),節(jié)省維修費(fèi)用,降低運(yùn)行成本。

      1 UHI-3氣腹機(jī)電路介紹

      1.1 電路板布局及電源板電壓輸出

      奧林巴斯UHI-3腹腔鏡氣腹機(jī)電路板布局如圖1所示。1號電路板輸出+15、-15和+5 V三路直流電壓,2號電路板輸出兩路+24 V直流電壓,3號電路板是主控板,進(jìn)行壓力信號采集和信號輸出。1號和2號電源板輸出端子直流電壓如圖2所示。

      圖1 氣腹機(jī)電路布局圖

      圖2 電源板端子輸出電壓圖

      1.2 氣腹機(jī)的基本原理

      氣腹機(jī)的基本原理是二氧化碳?xì)馄客ㄟ^減壓閥將壓力減到0.6 Mpa,進(jìn)入氣腹機(jī)內(nèi)部,經(jīng)過兩次減壓閥減壓,達(dá)到0.08~0.14 MPa,通過2級電磁閥流量調(diào)節(jié),輸送至患者腹腔。主控板通過腹壓傳感器和壓差式流量傳感器采集信號,通過處理器運(yùn)算,輸出電信號控制電磁閥啟閉,實現(xiàn)腹腔壓力的自動控制。電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。

      圖3 UHI-3氣腹機(jī)電路原理圖

      2 電源板1故障

      2.1 故障現(xiàn)象

      氣腹機(jī)接通電源,打開電源開關(guān)后,顯示面板全部黑屏,發(fā)出報警音,重啟無效。

      2.2 故障處理

      2.2.1 故障判斷

      拆機(jī)優(yōu)先檢查電源板1和電源板2,按圖2檢測點位。對電源板1輸出端進(jìn)行帶電檢測,+5和-15 V正常,橙黑端子輸出電壓應(yīng)為+15 V,實測6.5 V;對電源板2進(jìn)行帶電檢測,+24 V輸出正常,初步判斷電源板1故障。

      2.2.2 故障分析

      通過故障現(xiàn)象只有+15 V一路輸出電壓偏低,排除電源板變壓器前級故障,重點分析變壓器后級15 V電路。通過對電路板進(jìn)行圖紙還原,分析畫出的±15 V電路原理圖(圖4)發(fā)現(xiàn),影響到+15 V輸出的元器件包括二極管D70、電容C70、二極管D72、電容C72、電阻和7815穩(wěn)壓集塊,用數(shù)字萬用表二極管擋排除D70、D72故障,用數(shù)字萬用表電阻擋排除電阻故障、用電容表檢測電容C70、C72電容值,檢測值都在正常范圍內(nèi),最后鎖定7815芯片。用電烙鐵焊下7815芯片,輸入端接入直流15 V電源進(jìn)行測試,輸出端電壓6.5 V,確定7815芯片損壞,更換新的7815芯片,試機(jī)后運(yùn)行正常。

      圖4 ±15 V電路原理圖

      2.3 維修延伸

      本例電源板1故障,根據(jù)圖4電路原理圖,檢測到損壞的元器件并進(jìn)行更換,完成了維修,若要掌握該電源板其他功能區(qū)域電路原理,需要對相應(yīng)區(qū)域電路原理圖進(jìn)行分析和還原。

      2.3.1 輸出+5 V電路原理圖及可能故障分析

      輸出+5 V電路原理圖如圖5所示,若+5 V輸出異常,應(yīng)優(yōu)先排除大功率元器件YG801C04,設(shè)備的長時間持續(xù)使用,散熱不良可能導(dǎo)致大功率元器件損壞。還應(yīng)檢測電容C51、C52、C56、C57電容值是否在正常范圍內(nèi),以及二極管ZD51、IC三極管、電阻、光耦是否正常。電容隨著使用時間的延長或高溫環(huán)境使用,會導(dǎo)致容量衰減或漏電,可以通過電容測量表進(jìn)行檢測。光耦內(nèi)部由發(fā)光二極管和光導(dǎo)通管組成,發(fā)光二極管發(fā)光實現(xiàn)光導(dǎo)通管導(dǎo)通,可以通過數(shù)字萬用表二極管擋判斷輸入端發(fā)光二極管是否損壞,本例中的光耦型號是2561,從電路板上去掉測量測得的正向壓降是0.997 V,反向壓降是無窮大,單獨(dú)測量輸出端的電阻值是無窮大,若用兩塊數(shù)字萬用表,一塊在輸入端用用歐姆檔紅黑表筆正向接入,另一塊在輸出端測通斷,輸入端相當(dāng)于給發(fā)光二極管的電源,輸出端通則可以判定光耦正常。

      圖5 +5 V電路原理圖

      2.3.2 變壓器前級電路原理圖及可能出現(xiàn)的故障分析

      根據(jù)電源板1變壓器前級電路原理圖(圖6),若電源板1輸出端3路電壓檢測值為0,則可能變壓器前級電路出現(xiàn)故障。先帶電檢測整流橋輸出端直流電壓(應(yīng)為300 V左右),若檢測值異常,可能是整流橋前端保險管、濾波器、整流橋、電容C12等的故障。當(dāng)電容C12漏電或整流橋損壞時,可能導(dǎo)致爆保險的故障發(fā)生。若檢測值正常,則優(yōu)先檢查場效應(yīng)管TR11,作為大功率元器件,由于工作在相對高溫環(huán)境,電源每次啟動時的電流沖擊,都可能導(dǎo)致場效應(yīng)管的損壞。本例中場效應(yīng)管的型號是2SK2044,在電路板上用數(shù)字萬用表二極管擋2腳接黑表筆、3腳接紅表筆,測得的壓降是0.505 V,1腳接黑表筆、3腳接紅表筆測得的壓降是0.707 V,若萬用表二極管擋任意兩腳測得的壓降為0或遠(yuǎn)低于正常值,考慮場效應(yīng)管損壞或周邊相連元件損壞。日常維護(hù)中應(yīng)檢查場效應(yīng)管背部和散熱片之間的導(dǎo)熱硅脂是否老化,確保導(dǎo)熱性能良好,降低大功率元器件損壞的概率。除此之外,還應(yīng)排除各個IC三極管、電容C18是否損壞。

      圖6 變壓器前級電路原理圖

      3 主控板故障維修

      3.1 故障現(xiàn)象

      接通電源開機(jī)后,自檢基本正常,自檢結(jié)束立即發(fā)出報警音,所有面板指示燈除了GAS SUPPLY壓力檢測指示條,其他全部熄滅,GAS SUPPLY壓力檢測指示條指示燈亮2~3 s后熄滅,故障界面如圖7所示,持續(xù)發(fā)出報警音,重啟多次,可能某一次能正常開機(jī)。

      圖7 氣腹機(jī)故障界面

      3.2 故障判斷

      開機(jī)檢測電源板1和電源板2,輸出的+5、±15和+24 V全部正常,故障可能在主控板(圖8)。根據(jù)自檢結(jié)束時GAS SUPPLY壓力檢測指示條指示燈亮2~3 s后熄滅這一故障特征,初步把關(guān)注點集中在壓力傳感器,通過檢測主控板壓力傳感器TP3、TP4、TP6三個檢測點電壓值,發(fā)現(xiàn)TP3電壓1.01 V,TP4電壓3.01 V,TP6電壓1.03 V,氣腹機(jī)是在沒有連接氣源狀態(tài)下檢測的,三個壓力傳感器檢測點測到的電壓應(yīng)該相當(dāng),TP4電壓3.01 V明顯和其他的兩個傳感器存在差異,故障初步鎖定在壓力傳感器。

      圖8 主控板

      3.3 故障分析

      通過故障點位電路原理圖還原,檢測到TP4電壓異常,由于142PC02G壓力傳感器比較昂貴,從芯片入手進(jìn)行排除,R20電阻和C37電容檢測值正常,三個壓力傳感器輸入信號來自IC277UK電源管理芯片7腳,排除芯片IC277UK故障,142PC02G壓力傳感器輸出端連接DG408DY芯片S2腳,導(dǎo)致TP4檢測點電壓異??赡芘c芯片DG408DY有關(guān),更換新的DG408DY芯片后,氣腹機(jī)運(yùn)行正常。壓力傳感器的電路圖如圖9所示。

      圖9 壓力傳感器的電路圖

      3.4 維修延伸

      醫(yī)療設(shè)備的主控板相對比較復(fù)雜,故障排除難度大。通過本例故障經(jīng)驗,積累電路板的數(shù)據(jù)至關(guān)重要,可以通過數(shù)據(jù)差異巡查到故障芯片[7-8]。表1列舉了UHI-3氣腹機(jī)主控板30個檢測點位在設(shè)備不連接二氧化碳?xì)庠?、自檢通過狀態(tài)下測得的直流電壓數(shù)據(jù),為以后的維修積累了參考材料,以便快速鎖定控制板故障芯片區(qū)域。

      表1 奧林巴斯氣腹機(jī)主控板各檢測點電壓值(V)

      4 討論與總結(jié)

      針對奧林巴斯UHI-3氣腹機(jī)使用中出現(xiàn)的電路故障,常規(guī)的做法是模塊化維修,即更換掉故障的整塊電路板,維修代價高、使用成本增加[17-19]。本文提供的兩個維修案例,通過電路板電路原理圖還原,再通過原理圖分析故障,查找到故障的芯片,以極低的成本成功實現(xiàn)了芯片級的維修,創(chuàng)新之處在于提供了醫(yī)療設(shè)備芯片級維修思路的一次成功實踐經(jīng)驗。作為醫(yī)療設(shè)備工程師,對于沒有圖紙的電路板,通過電路板電路原理圖全部或局部還原,能夠?qū)﹄娐钒宓男酒季纸Y(jié)構(gòu)有更深的了解,在此基礎(chǔ)上能夠很方便地實現(xiàn)芯片級的維修。

      本文通過奧林巴斯UHI-3氣腹機(jī)電路板兩個芯片級維修案例的思路和故障排除方法,總結(jié)如下芯片級電路板維修經(jīng)驗:電源板故障時應(yīng)了解電源板的各路正常輸出電壓,盡量把故障區(qū)域鎖定到電路板上比較小的區(qū)域,通過還原電路板電路原理圖,分析判斷故障的元器件;每一次的維修都是經(jīng)驗的積累,不僅要積累維修案例,還應(yīng)掌握各種電路板相應(yīng)點位的檢測信號值。作為醫(yī)療設(shè)備維修工程師,注重積累維修案例經(jīng)驗及電路板各個點位的檢測信號值,那么,維修設(shè)備的效率和深度都將有所提高。

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