便攜式B超常見電路故障分析
前言
便攜式B型超聲診斷儀一般有線性和扇形兩類,，都是以觀察人體內(nèi)部組織超聲反射波構(gòu)成的斷層圖像為其診斷依據(jù),，具有實時性、較好的圖像分析能力,、操作方便,、對人體無害、價格便宜以及對心臟檢查的特殊優(yōu)越性,，是目前中小型醫(yī)院,、診所普及面最廣的影像診斷儀器之一。B型超聲診斷儀主要由以下幾個部分組成：探頭,、發(fā)射/接收單元,、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器、顯示監(jiān)視系統(tǒng),、面板控制系統(tǒng),、鍵盤和電源裝置等。儀器在使用過程中,，故障率較高的部位一般在電源部分,。電源線路相對來說簡單一些，故障現(xiàn)象較明顯,，與其他部件相比較容易修復(fù),。下面從常見的便攜式B型超聲診斷儀電源電路的類型、原理、故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,，供維修時參考,。
二 B型超聲診斷儀電源電路的原理及故障現(xiàn)象
1. 電源電路的類型和原理 便攜式B型超聲診斷儀的電源電路通常有三種類型：一是變壓器隔離降壓整流濾波型。這種電源電路一般采用交流220V(50Hz)作為隔離變壓器初級電壓輸入端,，經(jīng)變壓器降壓后從次級輸出幾組不同的交流電壓,，分別通過整流濾波電路得到直流電壓，最后通過電壓調(diào)整三極管(有的用場效應(yīng)管)或用三端穩(wěn)壓集成塊78系列和79系列得到所需要的電壓值,。該類型電源電路結(jié)構(gòu)簡單,，電壓容易生成，但輸入電壓使用范圍較窄,，在輸入電壓值波動較大時,，容易損壞。二是開關(guān)電路型,。它采用交流220V(50Hz)直接整流濾波得到308V左右的直流電,，再通過PWM脈沖寬度調(diào)制電路和開關(guān)管、開關(guān)變壓器等元件組成的逆變器在開關(guān)變壓器的次端產(chǎn)生頻率為幾十千赫至幾百千赫的多組交流低電壓,，最后分別整流濾波得到相應(yīng)的直流工作電壓,，一般在電路中還有電壓反饋電路，過壓,、過流保護(hù)電路,，使輸出電壓穩(wěn)定。這種開關(guān)電路型電源最大的優(yōu)點是輸入電壓范圍寬,，直流工作電壓波形平坦,，但修理較復(fù)雜。三是交,、直流兩用型,。該類供電方式有交流供電和蓄電池供電兩種方式，在市電供電時,，一方面為主機(jī)提供工作電壓,，另一方面為蓄電池充電，在無交流電時采用蓄電池供電,。它既適用于醫(yī)院,、家庭，又適用于野外訓(xùn)練以及救護(hù)車等應(yīng)急場所,。
2. 故障現(xiàn)象及分析 如果說儀器設(shè)備的CPU或控制部分相當(dāng)于它的“大腦”,，則電源部分就像它的“心臟”，電流就如“血液”在儀器內(nèi)部流動,。電源部分如果發(fā)生故障,，則儀器不能正常工作，其現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)開機(jī)無任何顯示。這種現(xiàn)象往往是電源保險絲熔斷,、變壓器燒壞,、整流橋短路或開關(guān)管擊穿。
2)開機(jī)時,，電源指示燈亮或有的指示燈一閃一閃,，但主機(jī)無法工作。出現(xiàn)這種現(xiàn)象一般是開關(guān)電源電路類型的電源故障,，開關(guān)管一般沒壞,，是開關(guān)變壓器次級整流濾波電路有部分短路或是電壓反饋電路、過流過壓保護(hù)電路發(fā)生故障,。比如天津醫(yī)療電子儀器廠生產(chǎn)的Scanner400型B超機(jī),，其電源部分是開關(guān)電源電路，曾在一次檢修時發(fā)現(xiàn)該機(jī)有電源指示(電源指示電壓不由開關(guān)電源提供),，但屏幕無任何顯示,，經(jīng)檢查是其中一路+5V電壓不正常。
(3)開機(jī)正常,，過幾秒鐘自動關(guān)機(jī),。這種現(xiàn)象如果不是主機(jī)板程序丟失或控制部分有問題外，則可能是蓄電池充電不足或蓄電池已損壞,，也可能是由交流部分提供的充電電路不正常,。
4)能開機(jī)使用，但圖像顯示只有一半,。這除了探頭故障以外往往是電源直流負(fù)電壓不正常所致。比如,，Aloka 210F型B超機(jī),，其7909三端穩(wěn)壓塊損壞使-9V直流電壓丟失，造成圖像只顯示上半部分的現(xiàn)象,。
三 電路原理及故障分析特例
1. 電路原理
電路原理圖如圖1所示,，它是交直流兩用型交流220V經(jīng)環(huán)形隔離變壓器T1降壓，通過D1整流和C6濾波得到12V左右的直流電壓,。然后通過可調(diào)式電壓調(diào)整器LM338穩(wěn)壓(它能提供5A的電流),，再經(jīng)R9、D2,、D3與蓄電池并接輸出,。該電壓一是在開機(jī)狀態(tài)直接為主機(jī)提供工作電源，并給蓄電池充電,；二是關(guān)機(jī)狀態(tài)繼續(xù)為蓄電池充電,，而且自動充至規(guī)定電壓值后進(jìn)入微電流充電狀態(tài)。LM338的輸出電壓表達(dá)式為V0= 1.25(1+Re/Rd)V，其中Re為LM338電壓調(diào)節(jié)端(ADJ)對地電阻,，Rd為調(diào)節(jié)端到輸出端的程序電阻,。本電路根據(jù)集成運放LM301輸入端虛短路原理，Rd≈R1+R14,，調(diào)節(jié)R14可調(diào)整輸出電壓為合適的值,，確保主機(jī)正常工作和正確地為蓄電池充電。
在主機(jī)開機(jī)工作時,，R9因有較大電流流過產(chǎn)生壓降,，則LM301同相輸入端(3腳)電壓低于反相輸入端(2腳)電壓，其輸出端(6腳)V6輸出低電位,。此時N1飽和導(dǎo)通,，經(jīng)R7給微風(fēng)電扇(METER)供電，風(fēng)扇啟動為LM338散熱,；N2截止,，使Re=R4+ R10= 1.15kW，同時R14已調(diào)節(jié)為66W,，即Rd=216W,，則LM338輸出電壓為V0=7.91V，通過D2,、D4為主機(jī)提供工作電源,。
在主機(jī)關(guān)機(jī)狀態(tài)時，電源電路根據(jù)蓄電池的電壓高低進(jìn)行全自動充電控制,。電路主要由LM301,、R4、 R10,、 N2等元件組成,。當(dāng)蓄電池電壓低于規(guī)定值時，R9有電流流過產(chǎn)生壓降(蓄電池電壓越低,，R9產(chǎn)生的壓降越大),，則LM301同相輸入端電壓低于反相輸入端電壓，其輸出端V6為低電位,，此時狀態(tài)與主機(jī)開機(jī)工作一樣N1飽和導(dǎo)通,，風(fēng)扇啟動，為LM338散熱,，N2截止,，LM338輸出電壓為V0=7.91V，給蓄電池充電,。蓄電池在充電的過程中,，電池電壓逐漸升高,，流過R9的電流也越來越小，在R9兩端產(chǎn)生的壓降也不斷減少,，即LM301的3腳電壓會逐漸升高,。當(dāng)LM301的3腳電壓達(dá)到或稍高于2腳電壓時，輸出端V6為高電位,，則N1截止,，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，N2飽和導(dǎo)通,，將R4對地幾乎短路,，Re約等于R10的值(Re=1KW)，則LM338輸出電壓為V0=7.03V,，從而蓄電池處于微電流充放電狀態(tài),。另外R3和C1在電路中起著慢放電和延長電池壽命的作用。
2. 故障分析
a. 一般故障現(xiàn)象
此類電源常見故障及其處理方法一般有：
(1)變壓器T1無電壓輸出,，通常是保險絲FUSE1,、FUSE2熔斷或變壓器損壞。
(2)LM338無電壓輸出,，應(yīng)檢查反饋電阻R1,、R4、R10,、R14及LM301,。如反饋回路正常，則LM338損壞,。
(3)開機(jī)風(fēng)扇不轉(zhuǎn),，則重點檢查N1、M1和LM301,，如果LM301輸出為低電位,，則是N1或風(fēng)扇壞。如果輸出為高電位,，則應(yīng)懷疑是LM301已壞,。
(4)如果LM301工作不正常,，應(yīng)檢查電容C2,，如C2損壞，LM301沒有電容補(bǔ)償,，會引起振蕩,。
(5)如電池充電損壞，應(yīng)檢查N2,。如N2損壞,，將一直給蓄電池充電,，有可能損壞電池。
b. 特例分析
故障現(xiàn)象是接通220V交流電,，F(xiàn)USE1和FUSE2立即燒斷,；再試驗不用交流電，而用蓄電池工作時,，屏顯幾秒鐘后自動關(guān)機(jī),。根據(jù)故障現(xiàn)象可以推斷，故障在電源部分,。先測量變壓器T1的初級電阻為3.3W,，懷疑變壓器初級局部短路。繼續(xù)檢查整流橋沒有擊穿,，為慎重起見,，在斷開主機(jī)電源后，在圖1中的a點用穩(wěn)壓電源輸入12V的直流電壓,，則在LM338的輸出端得到7.03V的電壓,，把蓄電池連接上，風(fēng)機(jī)(METER)立即轉(zhuǎn)動,，測量LM338的輸出為 7.9V,，蓄電池正在被充電，故斷定原懷疑是對的認(rèn)定變壓器T1損壞,。因一時難以購置同參數(shù)的環(huán)形變壓器,，筆者用輸入220V、輸出18V,、功率為100W的環(huán)形隔離變壓器代換,，并把圖1中的a、b連線斷開,，在a,、b間串接一個三端穩(wěn)壓塊7812，使風(fēng)扇,、LM301等器件工作電壓為直流12V,，經(jīng)這樣處理后，再開機(jī)工作一切正常,。
