飛利浦飛凡超聲診斷儀電源系統的工作原理與維修實例

應志創

(浙江省浦江縣中醫院，浙江浦江322200)

飛利浦飛凡超聲診斷儀電源系統的工作原理與維修實例

應志創

(浙江省浦江縣中醫院，浙江浦江322200)

本文對飛利浦公司生產的飛凡超聲診斷儀的電源系統工作原理作了比較詳細的分析，并對常見的電源系統故障在電路上作了改進，以降低其故障率。

DC/DC；DC/AC；尖峰電壓

EnVisor(飛凡)超聲診斷系統是飛利浦公司于2002年推出的超聲診斷系統。該機性價比較高，在國內中端彩超市場占有很大的份額。在使用中，該機出現比較多的故障是電源故障，本文主要介紹飛利浦飛凡超聲診斷儀電源系統的工作原理與維修實例。

1 工作原理

飛利浦飛凡超聲診斷儀電源設計為寬范圍自適應輸入，輸入電壓范圍為90-264V，50或60Hz。所有輸出都與市網電源隔離。主要輸出有：非受控交流120V、60Hz供給系統主機，3路交流120V供給顯示器和2個外設。其它輸出電壓有+5V、+3.3V、+60V、-140V、±12V、+2.2V、±HV等。除了供給主機PC的交流120V外，其他所有電壓都由PC控制輸出，電源的分配框圖見圖1。

圖1

打開電源，該電源由4塊印刷電路板組成，最上面一塊處理±HV電壓，第二層為±12V、3.3V、±5V整流穩壓調整板，第三層由交流電源輸入、功率因數調整、輔助電源、主電源DC/DC變換器構成，第四層為交流逆變，包含DC/DC、DC/AC電路。根據實物繪出電源內部框圖2。

圖2

交流電經過抗電磁干擾濾波器(EMI)整流后，變成直流電供給由TOP201組成的輔助電源；輔助電源工作后，輸出17V供給功率因數及主逆變器控制芯片的工作電壓；功率因數控制芯片UC3854得電后功率因數調整起作用，把輸入的直流電壓變換到+400V給主逆變器的功率變換電路供電；主逆變器采用由UC3843組成的半橋逆變電路變換成機器所需的各路穩定的直流電壓。在待機狀態下，第四層的交流變換板上DC/DC處于工作狀態，把輸入的400V電壓變換到176V供給一路DC/AC變換器輸出120V、60Hz交流電壓供給PC。開機時，PC啟動后送出一個“AWAKE_N”信號給電源，喚醒電源工作。2路主逆變器和另一路DC/AC逆變器工作，輸出主機所需的各路電壓。主機系統啟動后再送出2路8位的±HV電壓數字信號，通過D/A轉換后驅動±HV的DC/DC逆變器，輸出主機所需的±HV電壓。

2 維修實例

故障例一：主機開不了機，上電測量電源無交流120V輸出，把“AWAKE_N”端對地短路，電源也無任何電壓輸出。

故障檢修：根據原理判斷為輔助電源沒工作，從而造成整個電源不工作。把電源的第二層拆下，目測觀察發現在輔助電源控制芯片TOP201附近印刷線路板已經燒焦，一個整流二極管也已燒裂，測量TOP201已擊穿。刮干凈印刷版的焦痕，更換損壞的元件后上電，發現TOP201又在瞬間擊穿。根據TOP系列Datasheet，TOP系列內部的MOS開關管最高漏極擊穿電壓為700V，在該電源中，一旦TOP201工作后，功率因數調整工作，把TOP201的工作電壓提升至400V，當TOP201關斷時，由于變壓器漏感引起的前沿電壓尖峰極有可能超過700V而擊穿TOP 開關管。查看TOP201外圍電路圖，其設計為2個390Ω電阻和一個220PF的電容串聯作為吸收前沿尖峰電壓回路，見圖3。

圖3

圖4 為TOP201典型應用圖

TOP系列在應用時推薦的最大箝位齊納電壓值是200V，因此，按TOP手冊推薦的箝位電路，在原吸收前沿尖峰電壓電路中再并聯一個200V耐壓的瞬變二極管P6KE200A和一個耐壓為1000V的BYV26C快恢復二極管相串聯的箝位電路，上電測試，輔助電源工作正常，功率因數調整工作正常，裝機后把“AWAKE_N”端對地短路，測量測試點的電壓輸出均在正常范圍內，上機測試，機器正常，故障排除。

故障例二：主機開不了機，上電測量電源無交流120V輸出，把“AWAKE_N”端對地短路，電源上各指示燈亮，測量測試點電壓均正常，但交流120V無輸出。

故障檢修：根據原理判斷應該是第四層DC/AC部分電路有問題。把整個電源從電源箱內拆出，按原連接接好線路(可以不接第一層HV變換板)，上電測量DC/AC板的DC/DC部分輸出，發現輸出電容兩端電壓瞬間到達200V后電源保護停振，故判斷該故障為過壓保護，故障點應該在取樣反饋電路上。查看該機的反饋電路，電壓取樣后通過TL431調整，驅動一個光耦控制UC3843的1腳來穩定輸出電壓。用示波器監測光耦光電發光管的負極，發現在瞬間有低電平，而光耦的光電三極管的集電極電平無改變，判斷為光耦損壞。更換光耦后DC/DC輸出穩定的176V，測量非受控的交流120V輸出已正常，裝機后試機，機器正常，故障排除。

3 分析總結

TOP系列單片開關電源控制芯片由于外圍元件少，通常用于功率要求較低的開關電源中，或用于大功率開關電源的輔助電源中。由于飛凡超聲診斷儀電源的TOP芯片設計在400V的工作電壓下，已接近TOP系列芯片設計極限，而且沒有采用TOP系列推薦的尖峰電壓箝位電路，一旦外圍元件性能下降，極有可能瞬間擊穿TOP芯片，造成電源故障。在維修實例中，根據TOP的應用設計特點，增加了TOP推薦的尖峰吸收回路，從而增加了電源的可靠性，降低了故障率。

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2014-06-13

TH774

B

1002-2376(2014)08-0054-02