HM-32型移动式高频X射线机原理及维修

怀化市第一人民医院 设备科，湖南 怀化 418000

HM-32型移动式高频X射线机原理及维修

陈霄奔

怀化市第一人民医院 设备科，湖南 怀化 418000

本文介绍了HM-32型移动式高频医用诊断X射线机的工作原理及3例维修案例。

X射线机；主逆变器；脉宽调制；医疗设备维修

HM-32型移动式高频医用诊断X射线机主要由微机、驱动电路、球管3部分组成。微机以8031单片机和外围电路组成。本文主要介绍高频机X射线产生的工作原理及几例常见故障。

1 高频X射线机工作原理

1.1 高压回路

X线机的高压（kV）采用高频逆变技术，微机设定的kV值（kV-SET）和管电压采样信号（kV-SAMP）经脉冲宽度调制器形成PWM（脉宽调制）的控制信号，然后形成功率电路的驱动信号。主逆变器采用IPM（智能功率模块），经高压变压器初级形成完整回路[1]。管电压采样为双边采样，经高压采样电阻分压获得。

图1 高压回路工作原理框图

1.2 IPM触发及逆变器

220V电压输入触发板后，由T1变压器变压后经BR1（整流桥）、BR2整流、C1、C2滤波、W1、W2稳压后提供触发信号驱动电路的电源。主逆变触发信号经E2和另一组的E2光耦隔离后同时触发两组IGBT逆变桥对角的IGBT管，E2、E4输出的同一组IGBT触发信号相差180°，这样可确保同一组的2只IGBT管不会同时导通而短路[2-3]。

220V电源经整流滤波后的直流电压310 V，经L1加在由模块Ⅰ、Ⅱ组成的逆变桥上。曝光时，经驱动后的触发脉冲信号交替触发使模块Ⅰ：A、模块Ⅱ：B和模块Ⅰ：B、模块Ⅱ：A轮流导通。产生高压变压器的初级驱动电流，使X射线管产生高压，通过kV取样的闭环调整触发信号的宽度，可控制逆变器的高压输出值。

1.3 灯丝回路

灯丝回路与高压回路类似，灯丝mA同样采用高频逆变技术，微机设定的mA值（mA-SET）和管电流采样信号（mA-SAMP）经脉冲宽度调制器形成PWM的控制信号，然后形成灯丝电路的驱动信号。灯丝逆变器采用MOS管，经灯丝变压器初级形成完整回路。管电流采样为双边采样。

1.4 灯丝加热及灯丝电流调整

电压变压器T1输出40V电源，经灯丝板BR1整流、稳压电路稳压后为灯丝逆变电路提供电源；交流输入电压AC18V经BR2整流、N1稳压后为灯丝逆变触发电路提供电源。由微机板U16给出的灯丝逆变触发信号送至灯丝板，经光耦E1、E2的隔离送至Q7（TIP122）和Q8的基级，经Q7、Q8放大驱动后，触发信号分别送至触发脉冲变压器T1、T2的输入端，每只触发脉冲变压器输出两路同相位的触发信号，同时触发逆变桥对角的场效应管，为确保任意单边的两只场效应管不会同时导通而短路，所以两只触发变压器输出的触发信号有180°的相差。

而由于逆变器输出脉冲宽度大小不同，使得逆变器向负载输出的能量也会随之变化，所以可通过调整触发脉冲宽度的大小来改变灯丝电流的大小。

1.5 高压输出及kV、mA的采样

IPM逆变桥输出的驱动电流加到高压变压器初级。在高压变压器次级产生交流高压输出，经8个二级管（D1～D8）、8个电容（C1～C8）8倍压后加到X射线管上，在灯丝加热的情况下产生X射线辐射输出。同时通过取样电阻R和kV控制电路的闭环，调整kV触发信号的宽度控制X射线管电压的输出。通过中性点mA-、mA+的取样和mA控制电路的闭环，调整灯丝触发信号的宽度，可控制X射线管电流的输出。

2 故障案例分析

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

机器开机自检和曝光过程正常，但是没有图像。

2.1.2 维修过程

机器开机自检正常，曝光时机器没有报错，查看球管灯丝时发现灯丝不亮，判定曝光时因为灯丝没有产生电子云，没有产生射线。测量灯丝板+40 V供电正常，则驱动电路正常，判定灯丝不亮为灯丝触发电路问题。测量灯丝触发电路电压+15 V正常，灯丝触发驱动过程为[4]：① 正半周：CPU输出的灯丝触发信号由PF2-1输入，使E4、E5导通，由V13、V15驱动V5、V6场效应管导通；② 负半周：CPU输出的灯丝触发信号由PF2-2输入，使E2、E3导通，由V9、V11驱动V3、V4场效应管导通。用示波器测量触发信号测量点TP1、TP2无信号，继而测量灯丝驱动相关的信号电压与CPU板。测量灯丝控制电路+5V、+15V电压正常，测至CPU板的U12（IC4714）的3～6角为低电平，不曝光状态正常为高电平，U12的6角的逻辑信号为当3～5角输出为低电平时，6角高电平，所以确定为U12（IC4714）损坏，更换后正常。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

曝光过程异常，无图像。

2.2.2 维修过程

开机查灯丝状态，待机为红黄色光亮，手闸一档时灯丝加热，为白色光亮，状态正常，由此判断kV部分有故障。曝光时示波器测量CPU板的R63、R64，示波器采集不到kV触发波形，确认机器曝光时无高压产生，继续检测kVSET和kV-SAMP测量点,发现kV-SET正常，而示波器采集不到kV-SAMP测量点的kV触发波形，进而检查采样板，采样板上主要有N1（TL084）、N2（TL084）两个运算放大器及电容电阻二极管等，N1控制kV采样，N2控制mA采样。以维修经验判断，N1坏的可能性比较大[5]，由于手上没有TL084，无法更换，但已知mA正常，即N2正常，所以将N1、N2更换位置检测MA是否正常，结果发现手闸一档后灯丝不加热，灯丝状态不正常，确定N1坏，更换TL084后机器曝光有kV触发信号，产生高压，机器正常曝光，图像正常。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

机器曝光过程正常，有时图像模糊，剂量低；有时又正常。

2.3.2 维修过程

检查机器，用示波器检测kV、mA反馈波形，正常波形为1V相当20 kV，10 mA[6]，示波器检测比率均比较小，条件从40 kV开始检测，每5 kV一档，发现kV越大，检测比率偏差越大，调整对应kV的电位器后机器出线效率有改善，但剂量仍然低，维修中再次曝光无射线产生，经查为IPM模块的一个IGBT(绝缘栅双极型晶体管)被击穿，怀疑是球管放电所致，拆下球管检查油箱，发现油箱里有气泡，将球管返厂维修，经查为一电容损坏，这与图像剂量低正好向吻合。更换IPM模块后，机器正常。

[1] 郭永贞．智能功率模块及其在功率变换器中的应用[J]．半导体技术,2000,(4):56-60．

[2] 张宁．逆变器波形控制及辅助功能研究[D]．武汉:华中科技大学,2006．

[3] 刘新民．中频逆变器波形控制技术研究[D]．武汉:华中科技大学,2007．

[4] 白智鹏,沈翔．医用X线机原理结构与维修[M]．北京:中国医药科技出版社,1997:8．

[5] 刘垣明,李剑辉,李加林,等．医用X线机的故障分析与论证[J]．医疗装备,2003,(7):44．

[6] 石维结,童其荣,向云．移动X线机遥控曝光改造2例[J]．中国医疗设备,2011,(10):90-91．

Principle and Maintenance of HM-32 Mobile High Frequency X-ray Machine

CHEN Xiao-ben
Department of Equipment, the First People's Hospital of Huaihua, Huaihua Hunan 418000, China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.048

1674-1633(2013)05-0130-02

2012-08-25

作者邮箱：chenxiaoben．007@163．com