麻醉機的電源工作原理與故障維修

崔升強，曲文峰

1 安丘市人民醫院 (山東安丘 262100)；2 濰坊市精神衛生中心 (山東濰坊 261000)

麻醉機在運行過程中須保持穩定的電壓和電流，在工作過程中不能出現漏電、過載等問題。隨著醫學技術的發展，很多醫療器械的電源逐漸向集成化、低耗能的方向發展，導致很多器械的電源故障只能通過更換電路板進行維修，維修時間較長[1]。本研究主要介紹麻醉機電源的工作原理及常見故障維修。

1 麻醉機電源的工作原理

麻醉機在工作時需將市電轉化為300 V直流電壓，當市電經過保險管時，共模態扼流圈進行雙向濾波，在經過橋式整流器和電容濾波后形成300 V直流電。麻醉機在啟動過程中，直流電抵達高頻直流變壓器初級主線圈繞組，電流經過兩端再從一端到達二極管，最后重回兩端形成磁場。此時，變壓器將高壓脈沖轉化為低壓脈沖，可防止觸電。電流在經過濾波后轉化為固定頻率電流，當啟動電壓達到16 V時開始供電，隨后輸出脈沖高電平，經分壓后到達場效應功率開關。根據楞次定律，高頻直流變壓器的繞組線圈的自感電動勢和互感電動勢疊加后產生感應電動勢，繞組線圈四端的感應電動勢經過二極管整流，再經過濾波后提供正常的工作電壓。固定頻率電流模式控制外接的二極管和電容決定了控制器的振蕩頻率，能夠起到改善增益和頻率特征的作用。

在電源直流電壓輸出過程中，+24 V的輸出需電壓器次級繞組對二極管整流電壓進行恢復，再經穩壓芯片進行恒壓處理，實現24 V直流電壓輸出；+5 V的輸出需變壓器初級線圈繞組的感應電動勢經過二極管整流和電容濾波后得到對應電壓，該電壓為溝道增強型MOS管、放大管、集電極提供電壓。在反饋調節電路中，低壓輸出反饋電路負載過大(V01增大)時，經過光耦的發光二極管電流和經過固定頻率電流模式控制器的電流也會增大，并為控制器1提供反饋電壓，控制器1的電壓越高驅動輸出的脈沖占高比越小，此時V01減小，這樣的增減會促使V01形成動態平衡，從而穩定提供輸出電壓。

2 麻醉機電源故障分析及維修方法

2.1 保險管被燒斷

(1)故障分析：保險管被燒斷主要是由于麻醉機在高電流和高電壓的環境中長時間工作，造成內部組件損壞，從而導致保險管被燒斷；此外，供電網的瞬時波峰也會導致電壓升高，從而導致保險管被燒斷。(2)維修方法：首先，需切斷市電，并用絕緣工具將大電容進行短路，放電后檢測是否存在短路現象，用通路蜂鳴器對提供負載的導線和交流電線進行檢測，判斷是否短路，查看電源板上的所有部件，檢測是否有部件存在燒焦、電容溶液溢出、是否存在異味等問題，用萬用表阻擋測量電容兩端阻值，阻值<210 kΩ則說明電容后端短路；其次，檢測橋式整流器中的二極管是否存在導通問題，檢查電阻是否存在開路或短路問題，如果以上兩個問題都不存在，就需要取下器件進行檢測，檢查大容量電容的充電和放電是否正常，檢查K2607是否被燒壞，保險管被燒斷說明高壓主電路中的橋式整流器和固定頻率電流模式控制器有短路問題，所以需加強對各電子元件損壞問題的重視[2]。

2.2 輸出電壓過高

(1)故障分析：直流電壓輸出電路和反饋調節電路形成一個封閉、環形的可進行自我調節控制輸出和輸入的電路，所以任何一個控制電路出現問題都有可能造成輸出電壓過高。(2)維修方法：首先，考慮到麻醉機的電源具有自我反饋和調節輸出控制電路的特征，當某一部位出現輸出電壓過高的問題時，就會引發其他反饋電路做出反應，因此在維修時，需切斷芯片的連接點，防止低壓對高壓產生影響；然后，對接電順勢輸出的主電壓進行檢測，但注意避免長時間通電，以免造成電路損壞，如果電壓值高于6 V或13 V，則需繼續檢測低壓反饋調節電路的電阻和可調電阻之間是否存在短路、燒焦、阻值發生改變等問題，另外還需檢測輸入、輸出是否降低，如果輸出電壓有較小漂移情況，則需調節滑動變阻器校正，如果輸出電壓高達50 V及以上，則說明TLP521被燒壞，且有短路現象，考慮是由TL431短路引發的，這些元件的故障都有可能造成電壓被拉低，導致輸出高電平超寬脈沖電壓，在維修時注意避免長時間通電，防止將輸出電路燒壞；最后，將TL431的參考端和陰極連接后再串連一個電阻到萬用電池的正極，用萬用電池負極接電阻陽極，通過萬用表電壓檢測值判斷精密基準電壓源是否存在故障。

2.3 輸出電壓過低

(1)故障分析：造成輸出電壓過低的主要原因是反饋調節電路發生故障。(2)維修方法：除了在故障維修時關注反饋調節電路外，如果供電網提供的電流電壓過低，說明電源輸出的電能也會降低，造成了提供給負載的恒流電壓降低，進而導致輸出電壓過低；連接到負載的線內銅絲如果脫離焊盤，則會導致電壓損失，進而造成輸出電壓過低；場效應功率開關管的輸出特性降低及高壓大電容充放電能力降低，也會造成等效內阻分擔電壓增加，從而造成輸出電壓的降低；如果在剛接上K2607時就出現故障，說明共模態扼流圈的初級繞組線圈造成電源啟動無法激勵電路，導致電能損失，從而造成輸出電壓過低；在輸出電壓過低的故障維修中，要檢測市電電壓是否為220 V，用蜂鳴器檔檢測連接導線，檢測連接導線中是否存在斷路、虛焊等問題，還要用電容檔檢測電容器的充放電能力，檢測變壓器初級主線圈繞組各端和電路板上的管腳連接是否存在虛焊問題[3]。

3 小結

在患者救治過程中，必須保證醫療器械運行的穩定與安全，特別是用于重癥救治的醫療器械。麻醉機作為用于重病救治的醫療器械，必須保證其正常運行，避免出現電壓不穩定等故障問題。一旦出現故障，將會對治療過程造成嚴重影響，因此臨床必須加強對其故障及維修方法的研究，以確保設備穩定發揮作用。