Philips HDI 5000超声诊断仪电源系统原理及故障维修

2014-06-22 01:47朱胜军
医疗装备 2014年6期
关键词:直流电源框图指示灯

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

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