Indico100系列高频高压发生器结构原理与维修.docx

I n d ico 100 系列高频高压发生器结构原理与维修王恒桓 1， 于良军 2（1 山东省泰安市中医医院 设备科， 山东 泰安 271000；2 山东省泰安市医疗器械维修管理站， 山东 泰安 271000）【摘要】基于 Indico 100 系列高频高压发生器多年的使用和维修经验， 本文介绍了该发生器的结构和原理， 并总结分析了故障的维修过程， 为医院技术人员自行维修和排除故障提供有价值的参考。【关键词】 Indico 100 系列； 高频高压发生器； 结构； 原理中图分类号： R318.6文献标识码： Adoi:10.3969/j.issn.1674-4659.2011.11.1688The Principle Structure and Maintenance of the High Frequency High Voltage Generator of Indio 100 SeriesWANG Henghuan 1, YU Liangjun 2(1 Equipment Department, Taian Hospital of Traditional Chinese Medicine, Taian 271000, China;2 Taian Medical Equipment Maintenance and Management Station, Taian 271000, China) Abstract Based on use and repair experience for years of high frequency high voltage generator of Indico 100 series, this paper introduced the structure and principle of the generator, and summarized and analyzed the repair process of the generator failures, to provide valuable references for hospital technicians in self-maintenance and troubleshooting.Key words Indico 100 series; High frequency high voltage generator; Structure; Principle前言高压发生器是 X 线成像设备的关键部件之一 1 ， 加 拿 大 通讯动力工业 （CPI） 公司生产的高频高压发生 器 ， 因 性 能 稳 定， 质量可靠， 已广泛应用于众多厂家的 X 线设备。 我院 CR、 DR 和数字胃肠机均为该公司产品 ， 均使用 7 年以上， 使用效 果较好。 其产品共分为 4 个系列， Indico 100 系列主要应用 于 X 线摄影和胃肠设备， 功率输出从 32 KW 到 100 KW， 最高逆 变频率 400 KHz。 由于 Indico 100 系列应用较多， 且具有 一 定 的代表性 2， 为了便于医院技术人员自行维修和排除故障， 现 就该系列发生器结构原理作简单介绍， 并总结分析故障的维修 过程。0图 1 Indico 100 系列高频高压发生器电路构成1 Indico 100 高压发生器结构Indico 100 系列高压发生器体积小 ， 全封闭， 50 KW 频率100 KHz， KV 范围 40 150 KV， mA 范围 25 630 mA， mAs 范围 01 630 mAs， ms 范围 10 6 300 ms 3。 和其它高频高 压发生器类似， 其电路构成见图 1。由图 1 可以看出， KV 主电路部分由整流电路、 主逆变器、 高压变压器、 高压整流电路构成； 灯丝电路由灯丝逆变器和灯 丝变压器组成； 控制及驱动电路由 KV 主电路控制与驱动电路、灯丝逆变器控制与驱动电路、 旋转阳极驱动与控制电路、 自动亮度控制 （ABS） 电路、 自动曝光控制 （AEC） 电路组成。内部组件位置见图 2。2 Indico 100 高压发生器电路分析高频高压发生器 KV 和 mA 逆变电路原理已有很多文章 介 绍， 本文不再做详细分析， 对部分控制电路加以介绍， 请参阅 有关图纸。21 系统上电和电源分配当外电源和发生器可靠连接后， 在发生器变压器 T2 得电，收稿日期： 2011-07-26 修回日期： 2011-10-11作者简介： 王恒桓 （1967- ）， 男， 山东泰安人， 副主任技师， 主要从 事医学影像设备方面的管理和研究工作； 于良军 （1963- ）， 男， 山东 泰安人， 主要从事医用电子设备方面的研究和开发工作。输 出 直 流 24 V 供系统上电控制 。 按 下 开 机 按 钮 ON，三 极 管Q2、 Q3 导通， 电源继电器 K2、 K3 闭合 （S3 开关在 NORMAL2011 年 11 月第 18 卷第 11 期1689图 2 Indico 100 系列高压发生器内部组件和电源 EPROM 位置图上 ） ， 同 时 ， 直 流 电 源24 V、 15 V、 12 V、 5 V 输 出 。 在检测到 DC 5 V 后， CPU 发出 P S ON （Power Supply ON） 命 令， 发生器正常上电。压变压器的初级。223 KV 保护电路KV 保护电路主要有高压初级电流的限制保护、 过高 KV 的 限制保护和逆变器短路的保护等电路组成。高压初级电流的限制保护是从高压油箱的变压器 T1 提 取 初级电流， 通过整流产生一个电流限制信号， 信号电压与初级 电流成正比， 送到 U21A 的输入， 当超过正常的限制， U21A 限 制 KV 的产生。过高 KV 的保护是通过 KV 的反馈信号经 控 制 板 的 U15A、 U15B 和 A D 转换器送 CPU， 在曝光期间， 发生器 CPU 板检测 电压输出。如果逆变器短路出错存在， 在逆变板上的电流变压器产生 一个电流脉冲， 反馈给控制板， 控制板的比较电路将检测到的 出错信号锁存和反向 ， 并把逻辑或电路 （ 由 D87、 D88、 D89、 U35C 组成） 的输出拉低， 抑制逆变 器 的 门 驱 动 ， 阻 止 高 压 产 生。23 mA 控制电路Indico 100 高压发生器的 mA 控制电路采用闭环控制， 由灯 丝反馈闭环控制来实现 mA 的控制。 由灯丝变压器初级电流和 mA 检测测量电路和保护电路等电路组成。231 灯丝变压器初级电流和 mA 检测测量电路在灯丝变压器的初级串入灯丝电流检测变压器 T1 的初级， T1 次级电压由整流桥整流送转换电路及放大器 U4A。 输出经校 正后的灯丝电流反馈值， 反馈比例为 1 V 1 A。mA 采样信号是通过高压阳极和阴极板的串联 电 阻 分 压 取 得 ， 该 电 压 与 X 线 管 的 电 流 mA 成 正 比 ， 约 04 V 100 mA， 送到控制板的 J9， 通过 J9 送到微分放大电路 U6B 的输入， 再 送到 U9 和 U30B 的输入， 输出是摄片时 mA 的反馈电压值， 由 R216 校正， 设定比例为 1 V 100 mA。CPU 接收到一个曝光准备指令 ， 在 发 生 器 CPU 板 上 D A各种电源分配给 AEC 板、接口板、发生器 CPU 板；线电压给电源辅助自耦变压器 T1 供电， T1 初级给风扇、 球管交换闸、 旋转阳极启动和运行提供 120 V 的交流电压； T1 次级给附件板提供低电压的交流电 ； 通 过 F3， F4，35 V。22 KV 检测控制和保护电路221 KV 检测电路整 流 器 D32 输 出 Indico 100 系列高频高压发生器的 KV 控制采用闭环控制，即由比较电路把 KV 测量电路测得的实际值与 KV 的设定值相 比较， 如果有差别， 由控制电路对控制参数进行快速调整， 直 到 KV 的设定值与测量值一致。KV 检测通过高阻抗电阻取得 KV 采样电压， 输入到 U12A 和 U12B， 其输出的信号由 U16B 总和后， 形成 KV 反馈信号送 各控制点， 同时通过 R220、 R221、 D92、 D93 产生阳极和阴极 过电压信号。222 KV 控制电路当所有曝光条件满足， KV 设定预置电压由发生器 CPU 的 U22 产生。 由 U14A 缓冲 U13A 反转， 并与从 U16B 来的 KV 反 馈 信 号 一 起 ， 输入到差分放大器 U13B， 其 输 出 直 流 KV 控 制 电压来调节 KV； 该 KV 控制电压由 U21B 缓冲后提供给电压控 制 振 荡 器 VCO， VCO 根据脉冲频率改变驱动信号 ， 使 逆 变 器 的输出频率增大或减少， 从而使发生器输出功率提高或降低。从 VCO 来的输出脉冲用于控制 U24 的控制输入， 如果所有的 逻 辑 条 件 允 许 X 线 安 全 曝 光 ， U24 的控制输入保持高电平 。 U24A 和 U24B 的脉冲由 U26A 和 U26B 电平转换， 并提供给门 极驱动电路。 该电路把控制信号转换为高频门脉冲， 用来驱动 全桥逆变电路的逆变功率管， 逆变板产生调整过的电压送给高16902011 年 11 月第 18 卷第 11 期转换器 U18 或 U22 输出与灯丝电流相关的电压 （1 V 1 A） ；大小焦点的电压值由 U14B 和 U14D 缓冲， 送灯丝板 J2。 该设 定电压通过 J2 送给灯丝供应板 U1B， U1B 的输出与电流限制 头座进行清理， 再开机后， 设备恢复正常。313 结论与体会对于类似计算机引起的故障， 大多为长期使用没有得到很 好的维护保养， 尤其是没有清洁灰尘， 因此可先对所怀疑 CPU 板进行这方面的工作， 以达到事半功倍的效果。32 故障二321 故障现象开 机 自 检 正 常 ， 按 下 手 闸 档 ， 旋 转 阳 极 正 常 ， 提 示 READY， 按 下 手 闸 档 ， 设 备 不 能 曝 光 ， 提 示 E008 KV mA FAULT， KV mA 错误。322 维修过程查阅维修手册， 该故障解释为， 在曝光时检测到 KV 或 mA 输出错误， 请立即终止曝光； 其原因可能由 X 线管、 HV 电缆 或高压油箱放电引起； 如果怀疑球管放电， 可能球管损坏或运 行球管校正程序测试。关机后首先从易处着手， 检查测试高压电缆， 将高压电缆 阴阳极倒换， 用 50 KV， 100 mA， 100 mS 曝光， 故障依旧， 说 明 HV 电缆基本正常。 将束光器摘掉， 拆去球管铝过滤器， 露 出窗口， 球管外观检查无碎裂 、 无渗油、 无明 显 空 气 ， 正 常 。 按 mA 增减键， 大小焦点切换正常， 按下手闸档， 旋转阳极 正常， 灯丝增温正常。 初步判断球管正常。 为进一步确定该判 断， 我们用另一只球管试验， 故障依旧， 至此确定是高压发生 器的故障。根据维修经验， 应首先检查主逆变单元， 并对一些高压部 件进行静态测量 。 关机后对主电路保险 、 KV 控制板、 电 源 保 险进行测量， 无异常， 说明高压逆变器无明显短路。 遂开机使 用示波器测量驱 动 脉 冲 ， U26A， U26B 输 出 测 试 点 TP17 和 TP18， 无输出信号。 说明故障原因为无逆变驱动信号。 一路前钳位在 U1A 比较， 限位灯丝电流可设置在 55 或 65A。同时，设定电压在差分放大器 U4B 的输入处， 与灯丝电流的反馈电压比 较 ， 当灯丝电流设定电压高于反 馈 值 ， U4B 输 出 升 高 ， U3输出脉冲宽度加大， 驱动灯丝逆变器输出增加。232 mA 保护电路灯丝电流过低保护： 由 U4A 输出的灯丝电流反馈电压送到 U2B 的输入， U2B 的输出与 U2A 的 17 V 比较， 如果灯丝电流 低于设置的最小灯丝电流 17 A， U2A 的输出电压下降 ， 指 示 灯出错， 同时关闭灯丝逆变器工作。阳极电流过高保护： 在控制板上， KV 主电路逆变器高 KV 和 高 mA 信号分别用或逻辑连在一起 ， 并 定 为 “ HV mA” 故 障， 反馈给控制板的 Q14 的基极， 出错时 Q14 会关闭， 阻断发 生 器 CPU 板 上 的 光 耦 U8。 U8 的 输 出 经 由 U24 由 CPU 监 控 ， 同时驱动指示灯 DS11、 DS12， 故障情况下， 点亮 DS12。阴极电流过高保护： 在控制板上 J93 和 J94 的 mA 反馈 仅用于阴极过电流探测。 该信号送微分放大器 U6A， 其输出送 阴 极过电流探测器 U17， U17 输出经锁存和逻辑反向电路 U32B、 U33B， 故障时， 抑制逆变器的门极驱动。曝光控制按下曝光准备开关 （PREP）， 发生器界面板的 J47 电平拉 低 ， CPU 经 U18、 U25 监 控 U15 的 输 出 ， 当 U15 输 出 低 电 平 时， 曝光准备指令有效； 按下曝光开关， 发生器界面板的 J48 电 平 拉 低 ， 启 动 U37 和 U38。 发 生 器 CPU 经 U18、 U25 监 控 U37 的输出。 当有 X 射线硬件的要求， 软件将识别 U37 输出的 逻辑低电平。 从而， CPU 发出软件要求 ， 经由 U25、 U12， U7 把 U38 发射极和集电极拉低， 从而启动发生器界面板的 U22 和 U46。 发生器 CPU 板监控 U46 的输出， 为低电平时确认一个有 效 X 射线曝光要求， 发生器 CPU 板的 DS42 点亮， 指示曝光要 求已构成。24查，最后确定为 CPU 板 J107 和控制板 J17 接触不良，故 障排除。323 结论与体会该故障的维修使我们明白 ， 对设备结构原理的熟悉程度是 快速判断和解决故障的关键， 我们只有想办法， 对医院医疗设 备全面掌握， 为科室解决实际困难， 才能真正实现工程技术人 员的价值。3 Indico 100 高压