医疗设备开关电源的设计关键

　　中心议题：

　　* 输入电路故障

　　* 光电耦合器故障

　　* PWM IC及外围电路故障

　　* 其他电源部件故障

　　随着医学电子技术的高度发展，医疗设备的种类也越来越多，医疗设备与现代医疗诊断、治疗关系日益密切，任何医疗设备都离不开安全稳定的电源，且大部分为开关电源。在日常诊断与治疗过程中往往会遇到设备因电源故障而无法使用，此时就需要医疗服务机构的临床医学工程师结合自身经验和专业知识为临床部门提供迅速、高效的服务。由于医疗设备的特殊性，设备电源互换性差，有的甚至缺少技术图纸，这给维修工作带来极大的不便。

　　医疗设备开关电源一般可以分为AC/DC 和DC/DC 两大类，一次电源AC/DC 变换器输入为50/60Hz、220V 交流电，必须经整流、滤波，体积较大的滤波电解电容是不可少的，且交流输入必须加上EMC 滤波及使用安全标准的器件。二次电源DC/DC 变换器用以进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有启动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路检测输出电压变化，并与基准电压比较，误差电压经过放大及脉宽调制（PWM）电路，再经过驱动电路控制功率器件的占空比，从而达到调整输出电压大小的目的。基本结构见图1。

▲ 图1 医疗设备开关基本结构

　　开关电源损坏从损坏元件上大致可分为：① 感性、容性和阻性器件损坏；② 功率半导体器件损坏；③ PWM IC损坏；④ 光电耦合器损坏；⑤ 其他，如晶振、风扇等电源器件损坏。

　　按电源工作流程上可分为：① 交流输入故障；② DC/DC 变换器故障；③ 驱动电路故障；④ PWM 电路故障；⑤取样电路故障。开关电源故障种类繁多，在此不能一一详列，下面结合实际维修实例对以上2 种分类中典型维修技术进行探讨。

　　1 输入电路故障

　　医疗设备开关电源的输入电路一般包括开关、熔断丝、交流抗干扰电路和软启动电路等。开关、熔断丝和交流抗干扰电路故障很容易发现，其中开关损坏可以直接更换，但熔断丝损坏最好检查一下负载是否严重短路，并换上同样安培数的熔断丝通电时监测总输入电流。交流抗干扰电路故障一般因电容器使用时间长而失效较常见。软启动电路是开关电源保护电路之一，开关电源的输入电路大都采用整流加电容器滤波电路设计，在输入电路合闸瞬间。由于电容器上的起始电压为0，会形成很大的瞬间冲击电流。

　　为此，医疗设备开关电源一般都在输入电路中设置防冲击电流的软启动电路。　　常见的软启动电路有热敏电阻防冲击电流电路、SCR-R 电路、继电器与电阻构成的电路、采用定时触发器与限流电阻的电路，以及过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路等。下面以热敏电阻防冲击电流、电路为例简单说明其工作原理：热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。PTC 常态阻值较低。当有过大的异常电流流过时，因PTC 自身发热使其电阻值迅速增加，变大电阻，起限流的作用；NTC 热敏电阻在电源接入瞬间，阻值较大，达到限制冲击电流的作用。

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