科曼C50监护仪电源板工作原理及故障维修

林慕丹

（汕头大学医学院第二附属医院设备科，广东汕头 515041）

0 引言

科曼C50监护仪操作便捷，可实时监测患者的心电、呼吸、血氧饱和度、有创/无创血压、体温、CO2等生理参数，并可存储相应的回顾数据，广泛应用于临床诊疗工作中。医疗器械的大多数半导体元器件受温度、湿度、纯净度和环境因素影响[1]。随着时间推移，我院多台科曼C50监护仪陆续因电源板故障导致无法正常运行。现对科曼C50监护仪电源板的工作原理进行分析，并介绍几例电源板故障案例，供同行参考。

1 电源板工作原理

科曼C50监护仪的电源板由AC电源板和DC电源板组成。AC电源板将220 V交流输入电压转换为19 V直流电压。DC电源板有2个功能（如图1所示）：（1）8.4 V 蓄电池充放电功能；（2）启动功能，将交流电转换后的19 V或者蓄电池提供的8.4 V直流电压进一步转换为12和5 V直流电压，供给整机工作。在实际应用中，科曼C50监护仪的电源板故障主要出现在DC电源板上，因此本文重点介绍DC电源板的工作原理。

图1 科曼C50监护仪DC电源板（2013年生产）

1.1 DC电源板启动电路

DC电源板启动电路的核心元件为电源管理芯片LM22670（稳压器）。LM22670是一个降压开关稳压器，4.5～42 V的输入电压可驱动3 A的负载，具有出色的线性和负载调节性能[2]。在图1的电路中，当芯片的使能端EN上电时，芯片将19/8.4 V直流输入电压分别转换为稳定的12和5 V直流电压输出。5/12 V降压稳压电路原理图如图2所示。DC电源板的启动电路原理如下：

图2 5/12 V降压稳压电路原理图

电源管理芯片U3/U5的使能端分别由场效应管Q5/Q6控制。场效应管的栅极信号来源于按键电路板的开关信号；漏极与5 V微功率稳压器U1（型号LP2950A CZ5.0）的输出端相连接，该稳压器的输入端为19/8.4V直流电压；源极则与芯片使能端相连接。

当开/关机键按下时，监护仪按键电路板上的双路D触发器U2输出5 V高电平；该信号经过DC电源板的数据接口J21（2脚）直接施加于场效应管Q5/Q6的栅极，使得Q5/Q6导通；电源管理芯片U3/U5的使能端上电，芯片启动，分别从SW端输出稳定的5和12 V直流电压，驱动整机工作。反之，再次按下开/关机键时，监护仪按键电路板输出0 V低电平，场效应管Q5/Q6截止，芯片U3/U5的使能端掉电，芯片停止工作。

1.2 DC电源板蓄电池充放电电路

蓄电池的连接状态由“BAT TEST”金属弹片来检测。实现蓄电池充电功能的核心元件为4 A锂电池充电器LTC4006。LTC4006采用极少的外部组件，可提供8.4 V的充电电压，并具有±0.8%的电压准确度，采用单个检测电阻器可将充电电流的准确度设置为±4%（典型值）[3]。当电池电压降至每节3.9 V以下时，充电操作将自动开始[3]。蓄电池通过肖特基二极管D2为上述启动电路提供输入电压，使得电源管理芯片在断开交流电的情况下依然正常工作。

2 电源板故障案例分析

2.1 故障案例一

2.1.1 故障现象

接通交流电时，电源指示灯亮起，但按下开/关机键开机时，监护仪无法启动。

2.1.2 故障分析

（1）检查开/关机按键无异常，当开机键按下时，按键电路板上的双路D触发器U2输出5 V高电平，可判断按键电路板的开机电路正常。

（2）接通交流电，检查AC电源板，19 V直流电压输出正常，再检查DC电源板，没有5/12 V直流电压输出，初步判定为DC电源板故障。

（3）检查DC电源板，外观无异常。接通交流电检测，电源管理芯片U3/U5的输入端VIN（2脚）电压为19 V，正常；按下按键开机时，使能端EN（7脚）没有电压。因此，判断为电源管理芯片的使能端未上电而引起故障。

（4）检测场效应管Q5/Q6的漏极和栅极电压，发现漏极无电压，进一步检查微功率稳压器U1，其输出电压（5 V）正常，可判断该故障是由稳压器U1的输出端与场效应管的漏极连接开路引起的。

2.1.3 故障处理

重新引线连接R14/R32与微功率稳压器U1的输出引脚，故障排除。

2.2 故障案例二

2.2.1 故障现象

与案例一现象相同，接通交流电时，电源指示灯亮起，但按下开/关机键开机时，监护仪无法启动。

2.2.2 故障分析

（1）与案例一的分析过程相似，检测发现按键电路板上的双路D触发器U2输出5 V高电平，但DC电源板没有5/12 V直流电压输出。

（2）按下开机键后，检测电源管理芯片U3/U5输入端电压为19 V，但使能端没有上电。

（3）检测场效应管各引脚电压，发现场效应管Q5/Q6的栅极电压为零。由于该电压来源于按键电路板，因此判断该故障是由场效应管的栅极与按键电路板的连接异常引起的。进一步检测发现，栅极电阻R35/R18与数据连接口J21的连接开路。

2.2.3 故障处理

重新引线连接R35/R18与数据连接口J21第2脚后，故障排除。

2.3 故障案例三

2.3.1 故障现象

接通交流电开机时，监护仪屏幕显示蓄电池符号；断开交流电后开机，监护仪无法启动。

2.3.2 故障分析

（1）拆下蓄电池，测量其电压值为8.4 V，说明蓄电池满电。初步怀疑为蓄电池安装不到位或者蓄电池充放电电路故障。

（2）重新安装蓄电池，多次尝试后故障依然存在。

（3）拆机检查DC电源板的蓄电池充放电电路，发现电源板上蓄电池正负极的金属弹片变形，造成无法接触到蓄电池。

2.3.3 故障处理

重新调整金属弹片的位置，使之与蓄电池良好接触后，故障排除。

2.4 故障案例四

2.4.1 故障现象

接通交流电开机时，监护仪屏幕显示无蓄电池；断开交流电后开机，监护仪能正常启动。

2.4.2 故障分析

（1）断开交流电时，监护仪能正常启动，说明蓄电池放电电路正常，初步怀疑蓄电池检测电路异常。

（2）检查DC电源板，其上蓄电池的“BAT TEST”金属弹片正常，与蓄电池接触良好，进一步检测蓄电池检测电路，发现R7贴片电阻开路。

2.4.3 故障处理

更换与R7相同阻值的电阻后，断开交流电，监护仪能正常启动，且电池符号显示正常，故障排除。

3 小结

床边多参数监护仪作为临床生命急救支持类设备，对于辅助临床诊疗、保障患者健康具有重要作用。因此，降低医疗设备的故障率、提高故障维修效率、保障临床使用是临床工程师的重要职责。一方面，正确使用和定期保养对延长监护仪的使用寿命、提高各项生理电参数的测试准确性起到决定性的作用[4]；另一方面，提高临床工程师的技能水平对于提高维修效率非常重要。随着电路设计的集成化与模块化，电路故障维修的难度也随之增大，在没有技术资料支持的情况下，临床工程师通常采用化整为零、从易到难的检修方法，而分析设备的整体框架、划分模块功能、结合硬件实物推断电路原理能有效地提高维修效率。