徕卡MC1型手术显微镜光源高压启动电路原理及检修分析

傅守勇1,李长菲2,刘炳麟1

1. 青岛市市立医院,山东 青岛 266001;2. 山东大学齐鲁医院(青岛),山东 青岛 266035

[摘 要] 本文首先简单介绍了徕卡MC1手术显微镜电路的结构组成,详细阐述了比照高压启动电路线路板画出的线路图的工作原理,故障检修分析过程及排除方法,并对维修中出现的困境及如何更好解决主流品牌医用光源此类高压启动电路问题进行了讨论,为对其更快、更好维修提供了数据及理论依据。

[关键词] 手术显微镜光源;高压启动电路;显微镜倍压电路;显微镜升压电路

引言

徕卡MC1(TYPE:10713940)手术显微镜在医院使用较多,其光源电路部分故障偶尔发生,但由于无电路图,也未查到相关的文献报道,给实际维修工作带来了较大困难。本文以在近几年工作中遇到的一例罕见故障为例进行分析和总结,希望对相关工作者有所帮助。

1 徕卡MC1手术显微镜高压启动电路结构与工作原理

徕卡手术显微镜主要由机械系统、光学系统、电路控制系统、光源电路系统等组成。光源电路系统有两路光源输出:主光源和应急光源,两者分属于不同电源箱,可手动转换[1]。主光源电路由开关电源及高压启动电路组成。其中开关电源电路由整流、滤波、调整及反馈电路组成。220 V市电输入,经以上电路后输出一路,供两风扇工作,给主光源电路散热;一路输出为恒流源电路,为高压启动电路提供输入电压[2]。高压启动电路由RC充放电、二极管倍压、高压电容充放电、线圈升压电路及氙灯等组成[3]。高压启动电路工作原理,见图1。

图1 高压启动电路线路板对应线路图

开关电源供氙灯+LAMP、-LAMP输入端电路,为恒流源电路,该电压通过电阻R600,给电容C600充电[4],当C600两端电压达到95~113 V以上时,D600开关管导通,C600通过T600感应线圈初级放电,T600线圈次级感应出高压,该高压通过高压硅堆D601给电容C601充电;C600放电到其两端低于95~113 V时,D600关断,C601两端电压通过高压硅堆D602给电容C602、C603、C604充电;该电路如此反复充、放电,通过倍压升压电路C601、D601、D602、C602、C603、C604,升压电容C602、C603、C604两端不断升压,当C602、C603、C604两端电压升到5 kV以上时,间隙放电管GAP600A瞬间导通,磁棒线圈T601初级工作,磁棒次级感应出20 kV以上高电压,与磁棒次级相连的氙灯,通过高压轰击后使灯内的惰性气体电离,内部气体被击穿导通,此时,启动电路停止工作,主放电回路导通,开关电源供氙灯工作的电路由恒流源变为恒压供电电路,提供稳定的13.2 V直流电压,供氙灯工作[5]

2 故障实例与分析

2.1 故障现象

该机在工作中突然出现无光源输出,两个散热电风扇正常转动。开机瞬间,氙灯灯泡无啪啪的启动声音。

2.2 故障分析

首先检查氙灯灯泡,无击穿发黑现象,与徕卡OH4上同型号氙灯灯泡交换,确认原氙灯灯泡正常。此故障原因应为电路故障。

2.3 故障检修过程

(1)检查开关电源电路。用万用表(FLUKE115C)测量风扇两端直流电压为12 V;其输出给高压启动电路输入端电压为193 V,表明此电路正常。

(2)检查高压启动电路。万用表测量氙灯灯泡两端直流电压为193 V(开机后等一会儿测量,正常时开机瞬间此处为超过20 kV的高压[6]),且关机后其两端很快降为0。高压启动电路未正常工作。

测量R600两端直流电压为74 V,C600两端直流电压为129 V,超过D600导通电压,检查后级电路。

因其后级电路为高压电路,故用万用表静态测量该电路元器件。RC充电电路、高压电容充电电路、T601升压磁棒电路各元器件均未见异常。

检查开关二极管及倍压电路。C601充放电正常,用摇表测量高压硅堆D601、D602正常。万用表测量开关管D600,1-2,1-3间电阻为无穷大,2-3间电阻为零,拆下后电阻同上。新购同公司、同型号D600管1-3、2-3间电阻为无穷大,1-2间电阻为零[7-12]。更换该元件,故障依旧。更换同型号、正常机器该件到故障机,故障依旧。

测量T600线圈,初级0.4 Ω,次级380 Ω,另一同型号机器该线圈初级0.4 Ω,次级147 Ω。故障板T600从外观看、用鼻子闻未见异常。因该线圈属定制,未用交换法更换。

再次用不同的万用表静态测量各元件,尤其高压电容,均未见异常。

本文决定比照实物图,画出原理图,经仔细分析,以上维修思路正常。维修陷入困境。

根据原理图,用Hantek1020B型示波表检查驱动电路中的R600两端为27.4 V,C600两端为25.2 V,电容充放电幅度达不到D600导通要求,更换该电容,开机后风扇转,氙灯未点亮,也未有啪啪声,但试着用示波表测量C600波形时,突然啪的一声氙灯点亮。多次试着开机,每次均18~19 s后,氙灯点亮(D600为更换后的新元件,T600初、次级各用10 cm延长线与电路板相连)。复原T600,开机仍然18~19 s后,氙灯点亮。换回D600原件,开机正常。氙灯亮后用示波表测量氙灯两端电压为13.2 V[13-16]。开机瞬间,观察C600充放电波形、幅度正常。故障排除。

2.4 故障小结

本例故障由高压电容C600漏电所致,但是在检修过程中因手头无资料,用万用表测量各元器件时由于其测量局限性陷入困境,后通过画出原理图、分析,用示波表测量波形,得出了与之前万用表不一样数值,加之用不同的表测量高压电容值时,读数与所标称值相符;同时购置的D600开关管与原开关管及另一线路板该件各个脚阻值不同、T600升压线圈与同一型号板子T600阻值不同,导致维修过程走了弯路。

3 总结和讨论

维修无图纸医疗设备可以通过对照线路板画出线路图,分析其原理,查找相关资料,以便使问题尽快得到解决。另外,实践证明在维修线路板时示波表或示波器较万用表能更好解决问题。

施乐辉、LUXTEC、STORZ等进口医用光源高压启动电路,与本文高压启动电路结构、原理基本一致,维修时参照该原理图,可节省时间与费用,达到事半功倍效果,更好为临床服务。

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Principle and Maintenance Analysis of High Voltage Starting Circuit of Leica MC1 Operating Microscope Light Source

FU Shouyong1, LI Changfei2, LIU Binglin1
1. Qingdao Municipal Hospital, Qingdao Shandong 266001,China; 2. Qilu Hospital of Shandong University (Qingdao), Qingdao Shandong 266035, China

Abstract: The structure composition of Leica MC1 operating microscope circuit was briefly introduced. The working principle,troubleshooting analysis process and troubleshooting method of the circuit diagram drawn by the high-voltage starting circuit board were described in detail. Moreover, the difficulties in maintenance and how to better solve the high-voltage starting circuit of mainstream brand medical light source are discussed, which provides data and theoretical basis for faster and better maintenance.

Key words: operating microscope light source; high voltage start circuit; microscope voltage multiplier circuit; microscope boost circuit

[中图分类号] R197;TH776.1

[文献标识码] B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2020.01.045

[文章编号] 1674-1633(2020)01-0166-02

收稿日期:2019-07-29

作者邮箱:fushouyong@sina.com