醫療設備開關電源的設計關鍵

　　中心議題：

　　* 輸入電路故障

　　* 光電耦合器故障

　　* PWM IC及外圍電路故障

　　* 其他電源部件故障

　　隨著醫學電子技術的高度發展，醫療設備的種類也越來越多，醫療設備與現代醫療診斷、治療關系日益密切，任何醫療設備都離不開安全穩定的電源，且大部分為開關電源。在日常診斷與治療過程中往往會遇到設備因電源故障而無法使用，此時就需要醫療服務機構的臨床醫學工程師結合自身經驗和專業知識為臨床部門提供迅速、高效的服務。由于醫療設備的特殊性，設備電源互換性差，有的甚至缺少技術圖紙，這給維修工作帶來極大的不便。

　　醫療設備開關電源一般可以分為AC/DC 和DC/DC 兩大類，一次電源AC/DC 變換器輸入為50/60Hz、220V 交流電，必須經整流、濾波，體積較大的濾波電解電容是不可少的，且交流輸入必須加上EMC 濾波及使用安全標準的器件。二次電源DC/DC 變換器用以進行功率轉換，它是開關電源的核心部分，此外還有啟動、過流與過壓保護、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路檢測輸出電壓變化，并與基準電壓比較，誤差電壓經過放大及脈寬調制（PWM）電路，再經過驅動電路控制功率器件的占空比，從而達到調整輸出電壓大小的目的?；窘Y構見圖1。

▲ 圖1 醫療設備開關基本結構

　　開關電源損壞從損壞元件上大致可分為：① 感性、容性和阻性器件損壞；② 功率半導體器件損壞；③ PWM IC損壞；④ 光電耦合器損壞；⑤ 其他，如晶振、風扇等電源器件損壞。

　　按電源工作流程上可分為：① 交流輸入故障；② DC/DC 變換器故障；③ 驅動電路故障；④ PWM 電路故障；⑤取樣電路故障。開關電源故障種類繁多，在此不能一一詳列，下面結合實際維修實例對以上2 種分類中典型維修技術進行探討。

　　1 輸入電路故障

　　醫療設備開關電源的輸入電路一般包括開關、熔斷絲、交流抗干擾電路和軟啟動電路等。開關、熔斷絲和交流抗干擾電路故障很容易發現，其中開關損壞可以直接更換，但熔斷絲損壞最好檢查一下負載是否嚴重短路，并換上同樣安培數的熔斷絲通電時監測總輸入電流。交流抗干擾電路故障一般因電容器使用時間長而失效較常見。軟啟動電路是開關電源保護電路之一，開關電源的輸入電路大都采用整流加電容器濾波電路設計，在輸入電路合閘瞬間。由于電容器上的起始電壓為0，會形成很大的瞬間沖擊電流。

　　為此，醫療設備開關電源一般都在輸入電路中設置防沖擊電流的軟啟動電路。　　常見的軟啟動電路有熱敏電阻防沖擊電流電路、SCR-R 電路、繼電器與電阻構成的電路、采用定時觸發器與限流電阻的電路，以及過零觸發的光耦可控硅與雙向可控硅構成的電路等。下面以熱敏電阻防沖擊電流、電路為例簡單說明其工作原理：熱敏電阻分為正溫度系數熱敏電阻（PTC）和負溫度系數熱敏電阻（NTC）。PTC 常態阻值較低。當有過大的異常電流流過時，因PTC 自身發熱使其電阻值迅速增加，變大電阻，起限流的作用；NTC 熱敏電阻在電源接入瞬間，阻值較大，達到限制沖擊電流的作用。

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