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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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,。
