Philips HDI 5000超声诊断仪电源系统原理及故障维修

朱胜军

(义乌市中心医院 设备科，浙江 义乌 322000)

HDI 5000是飞利浦公司生产的一款全数字化彩色超声诊断系统，也是HDI系列超声诊断系统中的旗舰产品，其图像质量和可靠性获得了广泛的认可。飞利浦公司的高端彩超iU 22和iE 33，也是在HDI超声技术基础上的演进产品。

2013年2月，本人对一台HDI 5000彩超的电源故障进行了检修。为此查阅了HDI 5000的英文手册和有关资料，基本上弄清楚了该设备电源系统的工作原理，同时结合实际的维修过程，一并总结成文，供大家参考。

1 HDI 5000电源系统工作原理

HDI 5000的电源系统有两个模块组成，一个是交流输入模块 (AC Input Module－ACIM)，另一个直流电源模块 (Power Supply Module－PSM)，其原理工作原理框图如图1所示。从图中可以看出，ACIM主要功能是完成AC/DC变换，交流电经整流滤波后输出给PSM;PSM主要功能是完成DC/DC变换，将ACIM提供的直流电源转换成系统工作所需的、稳定的直流电源。

交流输入模块 (ACIM)主要作用:

(1)将输入的交流电进行AC/DC变换，产生+155V稳定的直流电压，为直流电源模块 (PSM)供电。

(2)将输入的交流电经隔离变压器进行转换，为打印机、显示器等外部设备 (OEM)提供交流电源。

图1 HDI 5000电源系统框图

(3)在模块的面板上，有7个LED指示灯提供诊断信息。

直流电源模块 (PSM)主要作用:

(1)提供系统运行所需的直流电源，包括+5 Vdc， － 5.2 Vdc， ± 6 Vdc， ± 12Vdc， ±15 Vdc。

(2)负责监控系统机箱内各个电路板的工作温度，并根据温度自动调整冷却风扇的供电电压(在+12 Vdc到 +24 Vdc之间)，从而控制冷却风扇的转速。

(3)提供受程序控制的直流高压 (±HV，在±15 Vdc to±115 Vdc之间)，为超声发射电路以及复用电路供电。

(4)监测ACIM的供电电压HVDC。如果该电压低于+90 Vdc，将自动关闭系统。

(5)监测直流输出。当任何一路输出发生过流或者过压情况时，将自动关闭。

(6)监测前端控制板 (Front End Controller，FEC)的工作状态。当FEC发生故障时，将自动关闭系统。

(7)包含待机/运行电路，负责处理开机运行以及关闭待机的请求。

(8)在PSM的面板上，有两个LED指示灯，分别是HVDC OK(ACIM输出正常)和OVP(过压保护)，提供故障诊断信息。

2 故障现象

打开机器后部的主电源开关，按下ON/STANDBY后，冷却风扇工作，但显示器黑屏，没有显示任何信息，键盘上的LED指示灯也没有闪烁，处于无法启动的状态。

3 分析检修

根据故障现象来看，系统根本没有启动，System CPU没有工作，因此屏幕黑屏;键盘的LED指示灯不闪烁，则说明键盘与CPU的通讯也没有建立，不能完成上电自检程序。按照常规思路，首先应检查电源。

开机器前部的机箱盖板，并拆除金属屏蔽盖板，即可看PSM模块。在PSM的面板上清楚地标明了各个测试点的名称或电压值，可以看到2个LED指示灯，如图2所示。

图2 PSM模块面板上的测试点和LED指示灯

上电开机观察，PSM上面的HVDC_OK指示灯点亮，表明ACIM供电正常。用万用表逐个测试各个测量点的电压，发现+5V电源输出仅有2.6V左右，其余各点电压均正常 (+3.3V没有使用，没有输出;±HV因系统没有启动，也无输出)。这说明+5V电源存在故障。

+5V电源是是System CPU板工作的核心电压，该电源故障必然导致CPU不能启动，当然整个机器也无法工作。据此，初步判定为PSM故障。

4 操作方法和故障排除步骤

关闭ON/STANDBY开关和主电源开关，并将交流电源插头从插座中拔出，再将PSM模块从机箱中拔出。PSM模块上有大容量的高压电解电容，为防止遭受电击危险，拔出该模块和接触电路板上的元件之前，应等候约1min左右，确保电容上的电荷释放完毕。

将PSM模块进行拆解分析，可以看到PSM使用了8个VICOR公司的DC－DC转换器模块。ACIM输出的HVDC为这些模块提供输入供电，经模块变换输出 +5 Vdc， ±6 Vdc， ±15 Vdc，+24Vdc电压。其中，由3个模块并联在一起构成+5V电源，其外观结构如图3所示。

VICOR公司的DC－DC转换器是采用“零电流开关”技术的模块式的DC－DC转换器，内部开关工作频率高达2 MHz，具有高功率密度、高转换效率和低噪声等优异性能。通过模块的并联技术，很容易扩张到更高的输出功率，在直流供电领域应用非常广泛。

图3 VICOR DC/DC电源模块

DC－DC模块的各个引脚的功能表1。

经过对PSM的电路进行测量分析，绘出了+5Vdc电源的电路原理框图如图4所示。

从原理框图可以看出，+5V电源由三个DC/DC模块组成:1个主控模块 (型号为VI－250－30)，其余两个从属模块 (型号为VI－B50－05)。VICOR的DC/DC模块采用这种并联结构，是为了扩充输出功率，克服了单个模块的功率限制，以满足系统的供电要求。

该种模块额定输入电压为150Vdc，实际上可以接受的输入电压可以在100～200Vdc之间，额定输出电压为5V，额定输出功率为150W。3个模块并联在一起，可以额定输出90A的电流。经检查发现，有一个从属模块损坏，不能正常工作，这直接致使到+5V电源的负载能力下降了三分之一，电流输出能力严重不足，+5V电源输出电压仅有2.6V左右。

表1 VICOR DC/DC引脚功能

图4 PSM内部DC/DC模块电路原理框图

订购一块同型号DC/DC电源模块，将PSM模块重新装配好，上机测试，机器开机启动正常，恢复正常运行状态。

5 体会

HDI 5000这款设备的稳定性是非常高的，但随着使用年限的增加，像电源这种高电压、大功率部件还是会发生故障。不过这款机器的测试点和元器件的标注非常清楚完备，集成程度也不是非常高，维修起来还是相对容易的。另外，在该设备装机时，部分英文版技术资料保存完整，对本次维修时参阅提供了极大的帮助和便利。

［1］HDI 5000 Service Manual