金宝电源的维修.ppt

一种医疗电源的维修方法,医疗仪器中的电源，首先要满足在电网或负载变化时的恒压或恒流的作用。另外，能提供仪器中各种元器件的供电要求，并且有尽可能小的电磁干扰和噪声，同时具备各种过载与欠压的保护措施。线性电源虽能满足上述需求，但鉴于其体积笨重、效率低下,20世纪50年代开始逐步被开关电源所替代。现在的有源医疗设备中，无论是恒压还是恒流，几乎都采用了开关电源。以下用金宝血透机AK200电源为例，介绍我们分析故障现象和最终排除故障的解决方法。,2.电路分析与维修方法 2.1 电路分析 金宝血透机AK200 型的电源由瑞士制造，机型为：K18004.002 Gambro。机器内部含有1.功率因数控制器 2.一组24V主电源、一组24V副电源和一组12V电源 3.各种过载保护电路及启动电路。,在维修时首先按机器的PCB（电源板子）画出实际的电路图，如图所示。,这是一个以UC3844为主芯片PWM控制的开关电源，属他激式正激励，由于采用了正激励方法，为了减少开关管关断时的高反相脉冲损坏开关管，电路采用了双VMOS管（V10，V21）串联的接法。V34，V35是一对互补的晶体管做功率VMOS管的驱动，V24是 V21的驱动晶体三极管，以实现V21与V10的同步开和关。,T1 是高频变压器，初级线圈随VMOS导通电流增加时，次级感应的电压使V15a导通， V21与V10关断时L4 的反电动势让V15b导通，这是一种经典的正激励电路。整流滤波后供+24伏主电源输出， N2（TL431）用于主电源的采样基准（2.5V），采样电阻是R64、R65和R41。设计的输出电压为：,若某种原因输出电压升高时，R41 对信号地电压超过2.5伏，经N2 的基准2.5伏比较后N2的阴极和阳极之间电流增加，H3 光耦发光管导通，N4 芯片脚VFRE 的5伏电压通过光耦的光敏管加到N4 的脚Vfb端，此端电压上升，芯片输出占空比缩小，输出电压随之下降，反之亦然。,LR电感既当滤波用，又利用电感的内阻0.01欧姆充当过流保护的采样电阻，LR采样端连接N3A（LM393比较器）的反相端脚，N3A正相端脚对信号地的电压为：,如果主电源输出电流超过0.142/0.01=14.2A，（由于电感LR的直流电阻测量有误差，过流保护值在15A左右）。N3A反相端脚对信号地电压会超过0.142V，N3A脚输出低电位，H3 光耦同样导通，N4芯片输出占空比同样会缩小，使输出限流。N3b是输出过压保护器，同相端脚对信号地的电压是稳压管5.1V,主电源过压输出保护值为:,如果主电源电压输出超过29.07V时会使N3b的反相端脚电压超过5.1V ，N3b 比较器反转，N3b脚输出电压接近信号地水平，光耦H2导通，N4的脚COMP端通过R30和光耦H2光敏管接地，使N4的脚电位下降，N4芯片输出占空比缩小，最终使开关变压器次级电压下降，起到了过压保护的作用。,N10A是功率散热器过热保护比较器。RT的常温值是100K，这是一个负温度系数的电阻，固定在铝散热器上。RT接在比较器N10A的反相端脚，将N6（7815）输出的电压和R42对地进行分压,N10A同相端对地的电压是7.15V,正常情况下另一个UC3844芯片的开关电源副边电压经N6（7815）输出15V电压，减去V-1一个PN结0.7V电压，这14.3V的电压经RT和R2 分压后加在N10A的反相端脚上，N10A比较器的输出端脚通过V37-1，V37-2，与上拉电阻R66和N4的脚的5V相连。正常工作时RT的值大于47K，,N10A同相端对地电压高于反相端对地电压，N10A 脚内部输出集电极呈高阻状态，即N10A 脚对地为高电位，BG10不导通，若散热器的温度升高到使RT的值小于R2（47K），此时N10A反相端脚对地的电压:,将大于7.15V，比较器反转，N10A 脚输出为低电位，BG10的基极电流经R7，V37-1，经N10A输出脚到地形成回路，BG10导通，N4的过流保护端脚经BG10的c-e与N4脚的+5V相连，N4输出关断，起到过热保护作用。,N9A（LM393 ） 是一个启动比较器。N9A的同相端对信号地的电压为,N9A的同相端对信号地的电压为1.09V，N9A的反相端经R44接信号地，在节点上又和R62，HALT按钮串联至REMO端,如果血透机主机不给REMO端控制电压，那么N9A的反相端对信号地为0V，N9A 脚内部的输出集电极为开路状态，即N9A 脚对信号地呈高电位，副电源通过N13（7812）输出的+12V电压经R45 使光耦H5 的发光管与信号地之间产生电流，光耦H5光敏管导通,V37-1与V37-2节点处通过H5 的光敏管接地，BG10 导通，N4输出关断，主电源+24V没有输出。如果主机在REMO端和信号地之间加上+5V电压，N9A反相端对信号地的电压就大于1.09 V，N9A的输出端脚为信号地水平，光耦H5（CNW82）关断，BG10 截至，N4正常启动并工作。,2.2 故障实例分析 实例1：故障现象：机器保险丝烧毁。经查，V10的D-S短路，V21的D-S阻值只有几十欧姆，R24开路，V34的C-E阻值只有几十欧姆。 分析：功率MOS管D-S击穿时，其栅极和漏、源极之间也会击穿，因此R24会烧毁，V34驱动晶体管也会烧毁。,维修：更换各损坏的元器件。BUZ330的VDS为500V，ID为9.5A，rDS为0.6（ON）,市场上能买到的功率场效应管是IRFP450，经查，该功率MOS管的VDS为500V，ID为14A，rDS为0.4（ON），能完全替代BUZ330。再更换贴片封装的R24，用1N4746替代V-3和V-4，用贴片封装的晶体三极管8050和8550替代V35和V34，更换14脚贴片封装的UC3844芯片N4 。,至此，损坏部分元件基本更新。换上3A的保险丝通电试验，+388V对地电压正常，说明功率因数控制器工作正常，X接口处的副电源+24V正常，对信号地+12V电源正常，说明副电源工作正常。主电源24V输出为零，说明启动比较器工作正常。在REMO端和信号地之间接上5伏电源，主电源对信号地+24V电源输出正常。机器修理完毕。,实例2：故障现象：机器能正常开机，但经机器面板的触摸屏却无法关机，只能通过插拔后面的220伏交流电源线才能关机。 经查：开机时，+388V对地电压正常，X接口处的副电源+24V正常，对信号地+12伏输出正常，但+24伏主电源输出处亦有+24伏输出。 分析与维修：功率因数控制器正常，两组UC3844芯片控制的开关电源也基本正常，故障应该在启动电路上，将H5光敏管C-E极短路，主电源+24伏对信号地输出为零，说明BG10完好,故障可能在N9上，但更换N9（LM393）后故障照旧。离线测量光耦H5（CNW82）完好。此时，通电时在线测量N9比较器脚对信号地居然没有电压！+12伏电压正常，怎么会没有N9比较器脚的电压呢？离线测量N9比较器脚和+12伏之间不通，最终发现在主电源+24伏输出的22芯接插件座子下面的给N9比较器供电的+12伏连线被进入机器的透析液腐蚀断开了！重新焊接断开的连线，故障排除，机器修复。,实例3：故障现象：机器无法启动。 经查：开机时，+388V对地电压正常，X接口处的副电源+24V正常，对信号地+12伏输出正常，在电源PCB板子的输出接插件座子脚REMO端和脚信号地之间加入+5V电源却能输出主电源+24V。而在装上电源的机箱盒以后，再从引出线的接插件脚和脚之间通以+5V电源后却没有主电源+24V输出。,分析与维修：以上故障只能发生在22芯的接插件和引线上。检查接插件端口接触良好，各引线没有被腐蚀和断开的现象，但PCB板的REMO端口和引线接插件之间串联了一个HALT这个紧急关断开关，平时应该是常闭的，经查已经因氧化开路了。对这个HALT开关进行清洗处理后，故障排除，机器修复。,实例4：机器工作2-3小时后主电源会莫名关断。 经查：副电源+24伏正常，对信号地+12伏正常，主电源能被+5伏信号启动。 分析与维修：怀疑热稳定性不好，或者高频变压器内部有匝间短路。在REMO端和信号地之间加入+5V的电源启动+24V的主电源。试验4个小时，机器一切正常，各散热器温升不高，两高频变压器温升不高。考虑机器负载过重？同时也需考虑风扇的散热效果，因为机箱拆开时风扇的接插件随之卸掉，无法直接试验风扇的好坏。,用外接24伏电压离线检查风扇，风扇正常。用导线焊接在风扇接插件的底座并和风扇相连，风扇不转。通电在线检查风扇接口处无+24伏电压。离线检查V83 晶体管完好，通电在线检查V83 基极对信号地电压0.7V，集电极0V，那必定是风扇插座和+24V连线开路。又是一处PCB板敷铜线被透析液腐蚀开路的例子！,原因可能是由于风扇停转，带负载情况下各功率MOS管温度上升，导致散热器温度升高使RT值小于47K，N10A 比较器反转输出关断，为过热保护所致。重新焊接开路的敷铜线，故障排除。,从以上4个实例的故障排除来看，只要有电路图，机器的故障分析比较清晰，有章可循，机器的维修变得快而省事，而且能实现高的维修成功率。但遗憾的是，一般供应商不提供电源的电路图，这给维修工程师带来了不少纠结的问题。如果没有机器的图纸，要修好上述4例电源或许是比较困难的。本文我们仅以金宝血透机AK200电源为例子作了分析。,另外，我