医疗器械电路维修的基础知识和维修思路

写这篇基础性的东西5年前就有这个想法了，感觉基础性的东西应该都学过，总觉得没有必要，也就迟迟没有动手，近来询问基础性的东西的人太多了，感觉很多同行此类基础太差，大多不是电子专业的，属于半路出家。其实单纯的维修只要能判断出那一块电路板有问题基本上就可以了，机械液路气路能够处理好也就可以了，电路问题一般也就是换板，这是以往和目前所有的代理商的通用做法也是维修费用最高的一种。俗话有好铁不打钉好男不当兵的说法，在电子类专业毕业的人里面，以做研发经理项目经理设计工程师为最高目标，而无法上升到这个高度的则以进入销售领域进行专业销售支持和客户支持为底线，也许二者都攀不上才不得不当打钉的铁。其实大学或者中专里的电子学课程足以承担电子类维修工作了，用来进行医疗器械的电路维修那就更不值一提。毕竟维修不是设计，它们之间的区别还是相当大的。但为什么电子类毕业的人士进行电路维修的时候并没有感觉到明显的优势所在呢？一是实践太少，二是无法灵活掌握学到的知识，形成死读书读死书，三恐怕就是心态了，浮躁的心态对于维修人员来说是致命的。在这篇文章里面我打算从三个部分进行阐述，第一是基础部分，介绍一下各个电路组成元器件的作用和识别，第二进行进行电路的分析和检查方法的介绍，第三，进行个别电路的例题分析。在开始之前要说明的是这里只讲述如何进行检修，如何判断元器件的好坏，甚至如何判断板子的好坏，但不讲解电路组成和结构，因为这些牵扯到设计和理论上的深层东西，对维修来说没有必要。先来说一下电阻，电阻电容电感组成了最基本的电路元件，俗称RCL电路，其中电阻用R表示，为了表示区分，一般将普通电阻标定为R，可调电阻用VR表示，热敏电阻用TR表示，等等，也有统一都用R表示的，这是各个国家的习惯或者有些国家有电路规范的。电阻在电路中的作用无非是分压（降压或限压），限流，也有在数字电路中作为提拉（上拉）电阻使用的。电阻分类很多，我们常见的有：固定电阻，就是我们常见的，一般用色环标注阻值。有人说我知道色标如何识别，但我无法断定从电阻的那一端开始读，其实这个很好办，色标分为5色标和4色标2种，但他们都有规律，就是有4个（4色标为3个）色环是均匀分布的，另外一个是间隔较远分布的，读取色标应该从均匀分布的那一端开始，最后一位也就是分布较远的那个色标是精度等级，这样就好判断和读取了。电阻的功率很重要，替换的时候只要大小相同功率就相同，我们一般常见的有1/4W，个别数字电路会用到1/8W，电源电路或大功率驱动会用到1/2W，甚至更大。如何判断电阻是否正常呢，答案只有一个，也是最方便的办法就是使用万用表，用万用表的两个表笔直接测量电阻的两端就可以了，阻值应该与色标相差不多，一般在5%--10%之间，注意阻值量程的切换。一般的电阻在线测量就可以了，在线阻值和标称阻值差别不大，但有些电路设计电阻的两端连接其他的电路形成并联，这样阻值就会降低，有些甚至降低一半还要多，那么就要用电烙铁焊起电阻的一端进行测量。大部分情况下在线测量的阻值是低于标称阻值的，因为属于并联，如果你测量出电阻高于标称阻值那么有几点可能，一是电阻断路，二是色标看错，三是万用表错误（使用错误或者电池低）。并联电阻的阻值公式相信大家都记得，1/总电阻=1/R1+1/R2+1/R3+...。有些电阻的色标脱落或者模糊不清，可以通过万用表测量（脱线测量更准确一些）和色标比对验证的方法确认阻值。电阻都有不同的底色，这些颜色常见的蓝，绿，红，黄等等都是温度范围的不同，但那一种温度范围都可以满足我们的要求的。我们常用的电阻绝大多数为金属膜电阻，过去的炭膜电阻已经很少能见到了，这种电阻有个特殊的用法就是将炭膜适当的刮磨可以得到非标准的阻值用于特殊电路中，过去的指针式万用表很多电阻都是这么制作的。可调电位器，相比这个东西大家也不陌生，它与下面的多圈可调电位器的区别就是这种电位器调整幅度不超过360度，所以只能进行粗略的调整。多圈可调精密电位器，18年前刚出现这种精密多圈电位器的时候，模样跟现在差不多，最多为10圈，价格极其昂贵，当初由于产品需要，每个电位器为了节省1元钱几乎跑遍了天津北京的电子市场。现在的多圈电位器可以达到50圈左右，更有百圈电位器，价格也没有贵多少可见大工业化的生产成本的低廉。这两种电位器的标称一般采用3位数字标注，前两位是有效数值，后一位是10的幂数，例如1k的电位器标注成102，10是有效数字，2表示10的2次方，这样组合起来就是1000也就是1k,同样103表示10k，223表示22k，202表示2k，大家可以看看前面的链接加深了解一下。这种电位器本身很少损坏，连接方式一般是一端固定端与可调端短路，所以在测量的时候测量这个短路端与另一端的电阻就可以了，粗略的判断一般是转动可调点，这两端的阻值发生变化，那么基本上可以断定没有问题。由于灰尘和使用的问题（大部分是旋转到尽头继续旋转造成的可调端断开）会造成没有电阻变化，这种情况一般直接更换就可以了。可调电位器的三端分别连接的电路，可以将可调端与任一端测量即可。电路中存在电位器就说明此电路可调，至于监测点和调整参数需要有技术说明的，在未知具体参数的情况下不要进行调整，不管三七二十一先调整了在观察仪器的反应是愚蠢和无知的，可能造成的后果也是很严重的。有些电路设定的范围很宽，你在不知情的情况下调整范围很小对电路的影响不大，也就看不出什么问题。有些电路设定范围很小，稍微调整就会看到效果。举个很常见的例子，激光头在医疗设备上经常见到，血球的五分类，激光相机激光头的应用不少，但一般都作为降低功率使用，例如5mw的激光头一般降低到3mw左右使用，这样可以延长使用寿命。但在光路系统被污染，电路监测这个功率就会降低到无法使用的程度，常规思路是清洁光路，那么直接调整激光功率是否可行呢，答案是可以的，但做事情要凭良心要守规矩，为什么会造成功率下降，最直接的原因是脏，首先要彻底清理光路发射，接受，中间的检测体等等，外界的干扰也要考虑。实在不行了只能调整功率的情况下，下手要轻，一点一点地提高，提高到可以满足工作要求就可以了，但有些工程师下手太狠，一下子到头，几乎达到激光功率的100%甚至105%以上，这样做当时会看到明显的效果，但往往不长时间就会使激光头报废只能更换。这是在知道明确参数的情况下，那么在不知道参数的情况下随意调整又看不出什么效果，应该调整回去，但往往不予恢复，造成设备的隐患这一点需要切忌的。在做电位器调整前，一定设法记住初始位置初始参数，哪怕你记住往什么方向调整了几圈这样的笨办法都可以，在无效后一定恢复过去。水泥电阻，这在电视机和开关电源里面经常看到，巨大的白色电阻，电阻值很低，一般在几欧姆甚至几十欧姆，开路是最常见的故障，这个电阻一般用在假负载上，所以手触摸烫手是正常的。阻值一般直接标注在上面。线绕电阻，在现在的医疗器械里面很少见了，体积功率都很大，阻值不大，一般在负载和高功率驱动中采用，色环标注阻值。热敏电阻，对温度敏感，根据温度的变化改变阻值，作为不精确温度测量使用。也用作电源电路的过流保护，根据不同的用途体积也不同，但温度范围都很宽可以在很高或者很低的温度下工作，有些可以直接浸入在液体内工作，F820的温度传感器就是这种电阻，直接工作在液体环境下。在电源中起保护作用的这种电阻一般串联在电路输入端，由于过流产生过热从而断路保护电路。用于电路保护的热敏电阻有些在保护发生后一段时间内可以自行恢复，有些一旦发生保护就废掉了，通过测量电阻可以判断好坏，正常情况下这个电阻是很小的，发生保护的电阻很大几乎是开路。用于温度测量的热敏电阻在常温下一般有2-10k的阻值，如果这个阻值差别太大那么就需要更换了。湿敏电阻，对潮湿敏感，可以根据湿度的不同改变自己的阻值，后续电路根据这个特性来判断湿度的变化，国产的湿敏电阻不能沾水否则失去效用，进口的可以浸水使用。一般用在电源电路和主板的监控，也用在对湿度要求严格的环境中。压敏电阻，对电压敏感，一般用于电源过压保护，并联在电源输入端，电压高于标称范围即刻短路烧毁上一级保险，从而保护后极电路。这个电阻的阻值正常情况下很大几乎开路，发生保护时很小接近短路，也有一次性和自恢复型的。光敏电阻，对光敏感，目前很少采用了，一般都使用光电管替代了。对电阻的标准方法美英两国也有独特的方式。电容的使用在电路中与电阻相比恐怕是有过之而无不及。电容最基本的特性是通交隔直，也就是说交流电可以通过，但直流电无法通过。我们常用到是聚酯涤纶电容，这种电容一般用在去藕电路中，也就是说并联在集成电路的电源输入，这样可以防止电源中的交流成分对集成电路产生的耦合干扰。还有就是用在电路的匹配中。在前面的帖子中我们已经知道了电容的标注，那么如何判断此类电容的好坏呢？有些万用表是可以测量20uf一下电容的，但只能离线测量，此类电容的充放电效应不是很明显，因此用电阻档测量不是很清晰，不过，此类电容出现问题最多的是开路或者短路，那么电阻档测量将会很容易。此类电容一般在电路中会有很多，可以测量其它地方的同标称电容的离线阻值来判断此电容是否正常。校正电容，一般用在放大电路中，作为信号取得和电路匹配用，精度较高，标称值一般是nf级。例如在血球中小孔电极接入第一级放大器的前端就是一个这类电容，电极无论电压是60v还是100v对后面的放大器都没有影响，以为这个电容的存在对直流没有通过效应，当计数开始，细胞通过小孔就会产生一个脉冲，实际上脉冲就是交流信号，那么这个电容就将这个微弱的脉冲信号通过并进入后面的放大器进行处理。瓷片电容，这是最常见的电容，都是用数字pf级标注的，很少损坏，一般故障都是短路或者开路。独石电容，电源中应用较多，耐压也很高，以前的充电刮胡刀就是靠独石电容直接接220v交流电，在后面连接一个整流二极管形成半波整流进行充电和工作的，但这种效果很差，电池损伤也很大。大型的医疗设备电源中独石电容应用也是非常多的。开路是最常见的故障。这种电容的发热往往预示着电路问题。电解电容：常见的有铝电解和钽电解两种，铝电解有铝制外壳，钽电解没用，钽电解体积小价格昂贵。它们大多用于电源电路中，对电源进行滤波，也用在不严格的延时电路当中，通过电解电容的充放电特性进行延时。铝电解采用负极标注，就是在负极端进行明显的标注，一般是从上到下的黑或者白条，条上印有-标记。新购买的铝电解正极的引脚要长于负极引脚。钽电解采用正标记，在正极上有一条黑线注明+。利用电解电容的充放电新能来粗略测量其好坏最为直接，将万用表的两个表笔接到电解电容的两端，万用表电阻20k或者200k档读数会从很低的数值上升到很高的数值，这个时间很短，然后交换表笔就会重复这个现象，基本上可以断定这个电解没有问题。当然短路和断路情况就不应说了。这里要提一句的是，铝电解由于其引脚的结构，一般这类电解无法完全与线路板紧密结合，铝电解与线路板之间有一定的空隙，那么，不经意的扭曲会造成两个引脚的短路，从而造成这组电源的短路，这种问题已经出现过多次，根本原因就是维修或者保养得时候动作过大电解电容被缠绕上电线，由于拖拽电线造成的电解扭曲，所以维修习惯和规矩还是要掌握和遵守的。医疗设备用的电感有单层线圈固定电感，振荡线圈（电源中使用），偏转线圈（液晶的高压板）等，普通的单层线圈固定电感大小跟1/4w电阻差不多，在电源输出电路中起隔交通直的作用，就是将电源中滤波不干净的交流信号阻挡，将直流通过。开路是最常见的故障，紧急修复可以直接短路，但不能长时间短路，否则会影响下面的电路。此类电感的阻值都非常小，只有几欧姆几十欧姆。有很多万用表可以测量mh级的电感，但在维修中电感的标称一般不是很重要。电感的标成有色标也有色点，这些都跟电阻的色标识别类似，还有直接标注的。上面就是RCL三大基本元件。下面休息一下换换脑子，介绍一下常用的电子维修工具和使用方法。1、万用表万用表是最常用的电子维修工具了，经常有人不惜长途电话询问如何判断XXX电路好坏，回答肯定是万用表如何如何测量，但往往得道的回答是没带表，无话可说了，难道带个万用表就这么沉重么？下面就是常用的万用表，大部分是数字的，有3位半和4位半区