东芝B超电源原理及维修技巧

张瑜

广州市海珠区第一人民医院 设备科，广东 广州 510220

东芝B超电源原理及维修技巧

张瑜

广州市海珠区第一人民医院 设备科，广东 广州 510220

本文简要地介绍了东芝Nemio-10 B超的开关电源工作原理，探讨在使用、维修过程中应注意的问题及维修技巧。

B超；开关电源；功率因数校正；PWM控制

0 前言

东芝Nemio-10是基于Windows操作之上的一款高档超声系统，由于性能稳定，图像质量超群，受到不少医院的青睐。此机故障率相对较低，故障主要集中在电源上，电源的故障占机器故障的70%以上。本文对此机的电源进行分析，无论从经济上还是从缩短维修时间上都是非常必要的。

此电源可分3个部分：①功率因数校正部分；②开关电源控制(PWM)部分；③稳压和输出部分。下面详细介绍其各功能模块的工作原理。

1 功率因数校正

图 1 二极管桥+电容输入的AC/DC转换电路

图 2 传统AC/DC转换电路的电流、电压波形

为了更好理解功率因数校正的原理，先分析熟悉的二极管桥和电容输入，进行AC/DC转换的电路。开关电源前端采用传统二极管桥和电容输入来进行AC/DC转换，电路及电流电压波形如图1、图2所示：

从电压电流波形可知，只有当AC的线电压大于电容的电压整流桥堆才会传导电流，由此产生的正半矢量电流波型包含大量谐波，从而降低了功率因数。功率因数校正的目的是使电流波形成为类似于电压波形的正弦波形，在此过程中，电源就像是AC线上的电阻性负载。图3是有源功率因数校正实现图，是把高频转换器置于整流桥与电容器之间，这样就可使平均输入电流成为正弦电流，达到功率因数校正的目的。

图 3 有源功率因数校正实现图

有了功率因数校正的概念，下面再来分析东芝B超的功率因数校正的实现过程。图4是东芝B超实际电源的功率因数校正的电路，图4中的U1、Q2、Q3、T1、CR8构成了功率因数校正电路的高频转换器，U1是图3的PWM控制器，T1是图3的Lp，Q2、Q3是图3的Q1，CR8是图3的D2，C19、C20是图3的Cin。

其工作过程如下：220V的交流电经桥堆D1整流成直流电压，经T1、CR8、R8、R9、R10及稳压管VR1给U1（F5332P）供电，U1得电工作，在8脚输出脉冲方波给Q2、Q3，在它们的作用下，T1使输入的平均电流成为正弦电流，达到功率因数校正的目的。经CR8整流稳压，C19、

C20滤波后输出约385V的直流电压，此电压经分压电阻R29、R30、R31加到U1的4（OVP）脚，当输出电压高于385V时，U1的8脚停止输出脉冲。当输出电压低于385V时，U1又重新工作；当U1工作输出脉冲期间，电感线圈（变压器）T1的附绕组T1B绕组产生感生电流，经二极管CR11、CR12整流，电容C9、C10滤波后给U1反馈供电。

图 4 东芝Nemio-10电源的功率因数校正电路

图 5 PWM控制部分电路

2 开关电源的PWM控制部分

该开关电源分为两组，分别由两个PWM控制器U2、U3（M51995）来完成，U2控制产生5V、3.3V、-10V三组电压；U3控制产生12V、24V两组电压。M51995各脚的功能如图5中U2、U3所示，其中2脚Vout是脉冲输出端，5脚OFF/ON是脉冲输出开关，当OFF/ON高电平时，Vout没有脉冲输出，当OFF/ON低电平时，Vout输出脉冲电压，电源开始工作。U2和U3两IC的OFF/ON受光耦器PC3控制，而PC3的控制端及部分稳压电路的供电由功率因数校正部分的电感T1的附线圈T1A感应提供，当功率因数校正电路不工作时或故障时，后面的电路都不会工作，这是维修中比较关键的一点。

工作原理如下：经功率因数校正电路输出的385V高压经R32、R33、R34电阻分压，向C25充约18V电压，为U2的正常启动储备了能量。U2工作与否受光电耦合器PC3的控制，U2工作后在变压器T2的线圈T2A产生感生电流，经CR15整流，C24滤波给U3提供工作电源，U3得电后开始工作，同时通过CR16向U2本身馈送电源。因为PWM控制器在待机状态下所需的电流很小，只需90μA，一旦工作后，所需电流急剧上升, 功率因数校正电路输出的385V高压经R32、R33、R34电阻分流已经无法满足需要，C25的电压随之下降，必须有自馈电来补充，这种电路很常见。

图 6 稳压输出部分电路

3 稳压输出部分

这部分的电路如图6所示。

当接上220V电源，功率因数校正电路开始工作，在T1的付线圈T1A产生感生电流，经过CR50、51、52、CR7组成的整流桥整流C8滤波点亮LED1的指示灯，产生约18V的电压，向U7、U10提供电源，为整个电源的开启控制及稳压输出提供了准备。

当开关闭合时，即JP7的第5、第6脚短接时，电流通过LED1、PC3A及R176，使光电耦合PC3A发光管得电工作，而光敏三极管达饱和，即U2、U3的5脚（OFF/ ON）与地相接，U2、U3具备了工作条件，在第二脚V out脉冲输出，电源开始工作。整流输出的5V电压经R129、R87、R95、R94分压，加在可调整稳压器U5的1脚的电压约2.49V，当输出的电压高于或低于5V时，加在可调整稳压器U5的1脚的电压值就会变，使U5的3脚的电流跟随改变，通过光电耦合PC2A使U2的8脚（F/B）的电压也跟随变化，促使U2改变输出脉冲的宽度，达到稳压的目的。U9、PC5A组成12V的稳压电路，原理同5V稳压，这里不再赘述。PC1A、VR7、VR5、VR8、VR9组成-10V、5V、12V、24V的过压保护；U11、Q13、PC1A组成3.3V过压保护。

4 维修技巧

接通电源，LED1指示灯亮，说明功率因数调整这部分电路正常。若电源不能开启应重点查“开关电源的PWM控制部分”、“稳压输出部分”这两部分的电路。若LED1指示灯不亮，重点查功率因数校正、前端输入电路部分电路。

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Principle and Troubleshooting Skill of Toshiba B-Ultrasound System

ZHANG Yu
Equipment Department,Haizhu District No.1 People's Hospital,Guangzhou Guangdong 510220,China

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.07.020

1674-1633(2010)07-0054-03

2009-12-09

2010-04-06

作者邮箱：zhyu_1@tom.com

Abstract:This paper introduces the principle and troubleshooting skill of Toshiba Nemio-10 B-ultrasound system,and discusses the important notice during troubleshooting.

Key words:B-ultrasound system;switch power supply; power factor correction; PWM control