奥林巴斯CV-260图像处理装置结构组成与故障排除

黄世安，于 巍

（联勤保障部队第980医院医学工程科，石家庄 050082）

0 引言

260系列是奥林巴斯公司于2005年前后推出的一款电子内窥镜系统，在国内各级医院广泛应用，其故障多见于电子内窥镜。CV-260图像处理装置作为整个系统的核心，发生故障会导致系统瘫痪，在多年的维护中，笔者总结分析了该图像处理装置的结构特点，并归纳总结了2例故障排除过程，供同行参考。

1 CV-260图像处理装置结构组成

260系列电子内窥镜系统包括图像处理装置CV-260、冷光源CLV-260、电子内窥镜、医用显示器、键盘、台车、工作站等[1-2]。

CV-260是整个电子内窥镜系统的核心，内含5块电路板[3-4]，依照其作用可分为电源板、接口板、按键板和主控板（分为上下2块），其结构如图1所示。

电源板型号为OLP-M07F-1，输入电压为交流100～240 V/3 A；2组输出直流电压，一组为Secondary circuit（次级回路），输出电压分别为5.2 VDC/5 A、6 VDC/1.5 A、12 VDC/0.4 A 和-5 VDC/0.7 A；另一组为Patientcircuit（患者回路），输出电压分别为5 VDC/0.43 A、8 VDC/1.1 A、19 VDC/0.35 A、-10.5 VDC/0.4 A和-15 VDC/0.25 A。

图1 CV-260内部结构简图

接口板用以连接电子内窥镜，读取相关信息，并将表征图像的电子信号传输到主控板。其电源和信号均采用隔离方式，以确保被检查者人身安全，并加装铁皮盖板，减少外界的干扰，供电电源为Patientcircuit。

按键板用来调整图像，完成白平衡调整、图像放大缩小、IHb（index of hemoglobin）色彩强调等功能，也可与键盘一同视为输入设备。

主控板由上下2块电路板组成，通过3个数据接口相连，供电电源为Secondary circuit。上板负责完成图像白平衡、色彩增强调整，连接各种控制装置。电源输入为5.2 V/5 A，复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device，CPLD）为 EPM3256AQC20 8-7N，CPU型号因散热片遮挡未知。后盖的端口有监视器远程端口、100BASE-TX网络端口、键盘接口、数字文件远程端口、打印机远程端口、SCV（software capability verification）远程端口、选项A端口、脚踏开关端口、VTR（video tape recorder）远程端口。

下板连接按键板和接口板，负责将图像转为视频格式输出。电源输入为6 V/1.5 A、12 V/0.4 A、-5 V/0.7 A。由多枚MAX3000A系列的CPLD实现图像处理，场存储器M54V122228-25存储数据，FIFO（first input first output）存储器S81V10160-12缓存待输出图像。后盖的端口有监视器端口、图像端口、数字文件端口、打印机输入端口、选项B端口、光源端口。

2 故障维修实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

开机黑屏，按键无反应。

2.1.2 故障分析与排除

依据对系统结构的分析可知，冷光源、电子胃肠镜、键盘、工作站与系统开机无关，将上述逐一移除后开机，故障现象不变，可排除其发生故障的可能性。按键无反应，也可排除显示器的问题，重点将故障定位于CV-260图像处理装置上。

开机后，风扇转动，测量电源板各输出正常，说明电源板无故障；按键板各键按压回弹有力，断电情况下各微动开关无卡死，说明按键板无故障；而接口板发生故障，一般为图像问题，不会涉及黑屏、按键无反应等系统问题，由此判断故障点在主控板上。

观察开机过程，发现设备未进入自检程序，开机不正常。仔细观察主控板上下2块电路板，发现各IC芯片均为超大规模集成电路，唯独在主控板上板有一黄色IC芯片为可插拔器件（型号为M4T28-BR12SH1），查阅该型号数据，得知为一时钟计时器，内含一枚2.8V/48mAh不可充电的锂/氟化碳电池与32.768kHz的晶振，拆下测量电池两端电压仅为0.3 V，说明锂电池已无电，必须更换。购置同型号IC芯片替代后，开机恢复正常，测试各按键正常，故障排除。

一般而言，不可充电锂电池在单片机系统中用于保护随机存取存储器（random access memory，RAM）中的信息（如时间、用户设置参数）不丢失，失电后，CPU读取不到相应参数，会导致开机自检不通过引发异常或参数恢复出厂设置、无法保存等现象。本故障多见于使用年限较长的图像处理装置中。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

开机反复重启，且越发频繁，无法正常使用。

2.2.2 故障分析与排除

该机约半年前出现使用过程中无故重启的现象，频率从半月一次逐渐增多，直至无法正常使用。

故障分析思路如故障一，问题仍出现在CV-260图像处理装置上。首先单独测量M4T28-BR12SH1，有2.3 V输出，说明该IC芯片正常。仔细观察，发现重启时视频缓存主控板上有4个LED指示灯闪亮，而正常时只有一个亮，测量电源电压输出，无论是否重启或者有无负载，均无变化，排除电源板故障的可能性，因手头缺乏同型号主板可以替代，维修陷入困境。

通过对CV-260内部各功能模块相互关系的分析，电源板为其他板卡提供电力支持，测量结果已排除其故障的可能；接口板连接电子内窥镜，并接受电子内窥镜传导过来的图像信号，因未接电子内窥镜，此功能处于闲置状态，尝试移除接口板的电源，开机故障依旧，可见故障并未发生在该板卡上；按键板是微动开关和LED指示灯的组合，将其移除，开机测试故障依旧，因此排除按键板故障的可能。

根据用户描述，半年前重启后，各项功能正常，可见微处理器、CPLD以及存储器等重要IC芯片功能正常，各种视频解码输出电路即使发生故障，也应该是视频输出异常，而不会出现反复重启的现象，因此主控板下板发生故障的可能性不大。

故障范围缩小至主控板上板，反复重启，要么是程序错误，被看门狗程序反复复位；要么为供电电路异常。如果是程序错误，反复重启的频率不会逐渐增多，由此判断程序出错的概率不大。供电电路异常一般见于使用较长的老设备中，与本次故障情况相符。供电异常一般是电源有问题或某个负载发生故障。查看各功能IC芯片的技术参数文档，无意中发现均为3.3 V供电，而该板的唯一输入电压却为5.2 V，因此必定存在一个将5.2V转化为3.3V的电压变换电路。通过对主控板上板的分析，其供电电路如图2所示，其中UNR3.3/8 D5T（U631）是一个DC-DC转换模块，将输入的5.2 V转化为3.3 V，为各IC芯片供电，LMS1587CS-ADJ（U629）的输出为 1.8 V。用万用表测量发现，当故障发生时，U631与U629输出电压突然降为0，尝试将U629移除，取消1.8 V输出，发现故障依旧，U631仍然有电压跳变，说明该故障不是因U629引起。于是将5.2V输入悬空，并将U631移除，用可调稳压开关电源调至3.3 V/2 A作为替代电源，开机测试12 h，未见重启现象发生。单独测试UNR3.3/8 D5T发现有大负载的情况下，输出电压有跳变，最终确定为U631供电故障引起CV-260反复重启。购置了一块UNR3.3/8 D5TC，安装试机，故障排除。

图2 主控板上板供电示意图

3 小结

CV-260图像处理装置一般很少发生故障，平时只需要做好定期除尘清洁，确保各种连线正确即可，一旦发生故障，会造成整个内窥镜系统不可用。在众多的维修类文献中，也很少详细分析图像处理装置各部分作用及结构，导致大部分工程师对此类故障无从下手。此类设备的维修，最好从结构和功能出发，通过仔细观察故障现象，分析推导故障发生原因，由大到小，逐步排除。