医疗设备开关电源维修技术的应用分析

肖 平

医疗设备开关电源维修技术的应用分析

肖 平①

医疗设备在使用过程中对其安全性、稳定性、精确性和可靠性要求非常严格，设备的正常运行需要好的电源来保证，而开关电源由于使用集成电路模块，采用了良好的保护电路，并具有安全、可靠、稳定的性能，以及电源体积小等优点而被广泛应用在各种电子医疗设备中。从开关电源维修角度来看，在维修医疗设备开关电源时必须掌握开关电源的工作原理，具备一定的故障分析能力和维修技能技巧，在合理的工作条件下进行科学有效的维修和保养，是确保医疗设备正常运行的关键。

医疗设备；开关电源；维修技术

[First-author's address]Department of Equipment Management, the 9th Hospital of Chongqing, Chongqing 400070, China.

1 医疗设备开关电源的常见故障

随着科学技术的不断发展，医疗设备向着安全、稳定、准确及人性化方向发展，各种直观的显示装置和高度集成电路在医疗设备中的大量应用，不同程度的提升了医疗设备的工作性能。但是，由于医疗设备对工作电压、电流要求较高，需要一个稳定可靠的电源[1]。开关电源采用良好的保护电路，以其稳定的电压、输出电流、安全、集成电路模块体积小等优点而广泛应用在各种医疗设备中。

在电子仪器的使用中电源故障率很高，而常用的医疗设备故障中以开关电源的故障率居首，因此为了确保医疗设备能够长久保持有序、稳定、可靠的工作状态，有必要对开关电源的维修技术进行分析研究[2]。

2 开关电源的工作原理

医疗设备开关电源由于应用了集成控制器，降低了开关电源的控制组件数量，使开关电源的工作程序变得更加简单，提高了开关电源的安全性以及可靠性。医疗设备开关电源的主要结构件包括开关变压器、脉宽调制控制组件、输出整流、滤波以及稳压电路、误差放大电路以及保护电路、电源开关元件等[3-4]。①交流电源(如50 Hz)输入经过整流滤波，成直流电源；②通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将直流电源加到开关变压器初级上；③开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载；④输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。开关电源的工作原理如图1所示：

图1 医疗设备的开关电源

由图1可知，在整个开关电源中由开关元件和开关变压器组成的功率变换电路是核心部分，其中开关元件有自激式和被动式两大类；而开关变压器由于要承受高频的工作状态，因此通常使用铁氧体和其他特殊合金磁芯制作。开关电源的控制方式主要有脉宽调制、脉频调制、脉宽和频率混合调制3种类型，图1表现的是其中最常用的脉宽调制。通过脉冲调制组件控制脉冲的宽度和频率，为整个电路提供有序的矩形脉冲序列。在了解医疗设备开关电源的工作原理、特性以及效用之后，对其维护和维修有着非常重要的意义。

尽管医疗设备中电源电路的样式不同，但基本工作原理相通，且主要的结构是由输入电压、变换电路、输出电路以及控制电路等组成。整个开关电源的回路可以分为线路滤波器、浪涌电流抑制电路以及整流电路3大部分[5]。其中线路滤波器的主要作用是衰减从电源线进入电路中的高频干扰噪声；浪涌电流抑制电路主要起到抑制浪涌电流的作用；整流电路则是把输入电路中的交流电流变为可供设备仪器使用的直流电流，比较常见的是电容输入和扼流圈输入这两种类型，而其中电容输入是医疗设备开关电源中最常用的类型。

3 开关电源维修技术的应用分析

3.1 医疗设备开关电源的常见故障

在研究医疗设备开关电源维修技术之前，首先需要对开关电源的常见故障以及发生故障的原因进行分析。①开关电源电路中输入的直流高压会损坏回路中集成电路的二极管；②在开关电源电路中的高压滤波电容器通常会产生较大的漏电量，从而降低开关电源的负载能力，严重时还会进一步造成开关电源的启动限流电阻损伤；③开关电源电路中高压滤波器电容失效或者高频变压器的次级绕组的整流二极管过热，导致直流叠加的高频交流波纹电压急速上升，影响医疗设备的工作状态；④开关电源电路中的功率管损坏影响振荡器工作，导致电路中无直流输出；⑤开关电源的电压调整部分或者光电耦合器出现异常，降低了开关电源的自动稳压功能，无法提供稳定的输出电压，从而影响医疗设备的工作状态[6]；⑥开关电源的输出端空载或者负载电流太小或者出现故障，使得开关在开启时就立刻进入保护状态，无法提供必要的电流输出。

从以上故障现象分析得知，开关电源对于医疗设备的正常运行起着非常重要的作用。因此要重视开关电源在整个医疗设备中所占据的位置，对其进行必要的维护和保养，从而达到保护医疗设备中电路元器件的目的。

3.2 故障原因分析及检修

在维修医疗设备的开关电源时，首先观察原件的外观。有无电容爆裂，电阻受高温变色，集成块破裂，开关变压器有无击穿糊点等。应用万用表检测开关电源中各功率部件是否存在击穿短路。开关三极管和开关变压器是电源的核心部件,其质量直接影响电源的好坏和使用寿命,尤其是开关三极管,工作在高反压状态下,没有足够的保护电路,很容易击穿烧毁。开关管的品质直接决定了电源的稳定性,它也是电源中主要的发热元件,拆开电源后看到的主散热片上的2个晶体管(或者封装集成块)就是开关管[7]。相比较普通的开关电源，医疗设备开关电源最重要的作用就是调整设备元件的闭合状态，如果电路中出现异常电压或者电流，导致设备元件过流、过温时，开关元件会自动断开，停止工作从而保护医疗设备不受到损坏。当开关电源发生故障时，特别是相互并联的开关电源，在故障预处理的过程中应该首先在电路的主要输出端和地面之间接一定数值的电阻作为电源的假负载，开关电源都有空载、短路等保护，不接入假负载电源将处于保护状态，这点很重要。然后再根据开关电源的故障现象并且结合整个电路的工作原理进行分析研究，找出故障元件进行修复或者更换。

在对医疗设备开关电源进行维修中需要注意检测开关电源的接地部分，应该确保按照地线的埋设方式配置专用地线，最好采用隔离变压器，以便设备维修人员降低电击的概率以及弱化电路受到外部信号的干扰，提高设备的工作性能。在检测医疗设备开关电源时应该将设备与电源隔离，因为存在故障元件的开关电源设备，都会产生绝缘击穿的现象，造成点对点以及线对线的局部高压，因此要引起维修人员的注意，通常在测试前要确保电路是断开的状态。在维修医疗设备开关电源时首先需要排除短路故障，然后再处理断线故障，在检测的过程中要尽量避免发生人为短路故障。一旦发现开关电源中存在短路现象时，应该对整个电路中过流、过温的元件进行排查和清理，统一更换并且确保更换的元件跟原机型的规格、型号一致，不可以随意更换代用元件。更换开关电源的元件时首先需要断开电路中的电源，然后对滤波电容进行放电，防止局部电压造成击穿现象。焊接时需要调整好元件以及电位器的位置，切忌盲目焊接以及随意拧动造成其他的安全隐患。当医疗设备开关电源维修完毕时，还需要进行彻底的安全排查，特别是要仔细检查医疗设备的漏电流以及保护接地情况，确保所有设备都处于正常的状态[8]。

在医疗设备中开关电源的设计和使用最根本目的就是为了保护设备元器件不受到异常电压或者电流的影响而损坏，从而提升设备仪器的稳定性以及可靠性，使得电源开关成为医疗设备最重要的构件之一。其质量的好坏直接影响到整个医疗设备的安全性以及可靠性。为了提高医疗设备开关电源维修技术，应对医疗设备开关电源的工作原理及特性予以足够的重视，提升维修人员的技术水平，快速查找出故障发生的原因及类型，从而使具有针对性的维修方法获得更为理想的处理效果[9]。

4 总结

由于医疗设备开关电源的故障分析以及维修是一项综合性强、结构复杂的工程，因此对于维修人员的专业技术水平以及综合实践经验有着非常严格的要求。在维修医疗设备开关电源时必须要先搞清楚开关电源工作原理，将理论知识与实践经验有效地结合在一起，只有这样才能动手操作，切忌仅仅依靠自己的主观经验盲目地开展维修工作。

医疗设备开关电源的维护保养是一项需要长期坚持并且意义重大的工作，应引起维修人员的足够重视[10]。

[1]郝琦玮,李树华.开关电源的原理与设计[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2003,34(4):440.

[2]景欣.降压型开关稳压电源芯片电路的研究与设计[D].沈阳:沈阳工业大学,2009:5.

[3]蔡永辉.医疗设备的开关电源基本原理与故障分析[J].医疗设备信息,2007,22(4):74.

[4]唐图强,杨斌,高磊.医疗设备中开关电源的工作原理及检修[J].医疗卫生装备,2009,30(3):123.

[5]张胜久,万兵.医疗设备开关电源的维修[J].医疗设备信息,2007,22(12):115-116.

[6]范开州.医疗设备开关电源维修技术的探讨[J].中国医疗设备,2011,26(7):118.

[7]李玉明,何贤国.开关电源维修方法与技巧[J].中国医学装备,2008,5(5):60.

[8]杜松涛.医疗设备开关电源的维修体会[J].中国医学装备,2010,7(2):66.

[9]张勇.浅谈电源质量对医疗设备应用的影响[J].中国医疗设备,2008,23(3):98.

[10]王颖,陈志军.教学医院医疗设备管理中的问题及对策[J].医疗卫生装备,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- ),大专，工程师。重庆市笫九人民医院设备科，从事医疗设备管理与维修工作。

2012-03-01

①重庆市笫九人民医院设备科 重庆 400700

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