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[供應(yīng)]OLYMPUS UES-40高頻電刀APFC電源板的維修
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- 更新日期：2022-09-08 10:11:43
- 有效期至：2032-09-05
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OLYMPUS UES-40高頻電刀APFC電源板的維修
詳細(xì)信息
高頻電刀是根據(jù)高頻電流的“集膚效應(yīng)”原理，利用刀頭高密度電流瞬間所產(chǎn)生的大量熱能，將表面組織快速脫水、融化、分解、蒸發(fā)，達(dá)到對(duì)肌體組織的切割、止血和凝固作用，有效縮短手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床各類手術(shù)。
高頻率、電流較大、功率可調(diào)、穩(wěn)定性極好、高安全系數(shù)，就對(duì)電源部分提出極高的要求。
下面，我們來分析OLYMPUS
USE-40這款電刀的電源APFC（PowerFactorCorrection/功率因素校正）部分的原理、故障現(xiàn)象及維修思路。
首先看兩個(gè)案例
案例1：故障現(xiàn)象：開機(jī)后等待工作過程當(dāng)中，突然“嘣”的一聲巨響后，面板顯示、指示燈全無。
案例2：故障現(xiàn)象：手術(shù)過程中設(shè)備突然停止工作，電源指示燈、面板皆無顯示。
引申上面兩個(gè)案例，我們先了解整個(gè)板塊的外形構(gòu)造圖（如圖①）及其工作流程方框圖（如圖②）
圖①
圖②
從實(shí)物圖（圖①）以及工作流程方框圖（圖②）標(biāo)示上我們可以看到，
由下面
A：EMI（電磁干擾）濾波電路
B：防浪涌電阻及繼電器節(jié)能電路
C：副電源電路
D：產(chǎn)生GT-DRIVER，作為PWM 信號(hào)部分
E：
升壓、濾波部分
F：取樣反饋及保護(hù)電路部分
幾大部分通過精密連接構(gòu)成整個(gè)主電源部分，為升壓式APFC（有源功率因數(shù)校正）電源，電流型控制，PF值高，總諧波失真（THD）小，效率高，輸出電壓高于輸入電壓，適用于75W~2000W功率范圍的應(yīng)用場(chǎng)合。
圖②，市電AC220V經(jīng)過抗干擾濾波電路（EMI）和防浪涌電路送到整流橋堆，得到DC300V（對(duì)應(yīng)圖①A點(diǎn)），由FA5511、K2769、開關(guān)變壓器等組成微型開關(guān)電源，輸出副電源VCC17.5V（對(duì)應(yīng)圖①C點(diǎn)），此電壓是整機(jī)正常工作的第一先決條件。
有了副電源提供VCC電壓并滿足工作條件，UC3854 eq\o\ac(○，16)16腳輸出PWM開關(guān)信號(hào)經(jīng)過TC4426的②④腳輸入，⑤⑦腳輸出完成一級(jí)驅(qū)動(dòng)放大，再經(jīng)過IRFU120與IRFU9120構(gòu)成的互補(bǔ)推動(dòng)進(jìn)行二次驅(qū)動(dòng)放大（對(duì)應(yīng)圖①D點(diǎn)），使其滿足后級(jí)大功率開關(guān)管工作，從而得到DC385V電壓（對(duì)應(yīng)圖①E點(diǎn)）。下圖為升壓部分詳細(xì)電路圖見圖③（對(duì)應(yīng)圖①E點(diǎn)）
圖③
在OLYMPUS
UES-40APFC電源板中，形成電壓外環(huán)以及電流內(nèi)環(huán)反饋，構(gòu)成一個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)穩(wěn)定輸出電壓，內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)輸入電流調(diào)控和整形，使之成為與電壓同相位的標(biāo)準(zhǔn)正弦波，以提高入端功率因數(shù)。內(nèi)環(huán)的電流控制是對(duì)輸入端電流進(jìn)行連續(xù)調(diào)控，使電網(wǎng)全周期向整流器提供電流。
為此，UC3854的⑤腳和④腳各通過一個(gè)電阻接在主電路中電流采樣電阻R的兩端，EQ\o\ac(○，11)11腳接在APFC主電路輸出端，⑥腳輸入線電壓波形，⑧腳輸入線電壓有效值，經(jīng)過UC3854的內(nèi)部運(yùn)算處理，在eq\o\ac(○，16)16腳得到PWM信號(hào)，以控制開關(guān)管MOSFET。以UC3854的⑤腳、④腳相連的電流采樣、⑥腳的整流電壓波形、eq\o\ac(○，16)16腳的PWM驅(qū)動(dòng)和MOSFET開關(guān)管，在UC3854的內(nèi)部形成閉環(huán)的電流調(diào)節(jié)器；調(diào)控的結(jié)果使主回路的電流跟蹤整流電壓的波形。以UC3854的EQ\o\ac(○，11)11腳相連的電壓采樣和整流電壓的有效值及eq\o\ac(○，16)16腳PWM驅(qū)動(dòng)等電路在UC3854的內(nèi)部形成閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)器，使APFC整流器輸出高穩(wěn)定的直流電壓。APFC整流器中還設(shè)計(jì)了保護(hù)電路，當(dāng)UC3854的⑩腳接高電平時(shí)，控制電路工作；芯片的工作電壓為l7V～22V，EQ\o\ac(○，15)15腳接一個(gè)穩(wěn)壓管進(jìn)行電壓限幅保護(hù)。EQ\o\ac(○，13)13腳接電容實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能，②腳處輸入峰值電流檢測(cè)，用來限制最大電流，以保護(hù)開關(guān)管。（原理圖可參見UC3854pdf資料內(nèi)的典型應(yīng)用例圖部分，如圖④）APFC電路中元件參數(shù)和雙閉環(huán)的分析實(shí)驗(yàn)表明，其輸入端電流與電壓波形同相位，功率因數(shù)在0.98以上。
圖④
保護(hù)電路：由市電經(jīng)電阻分壓整流后送到UC3854的使能控制⑩腳對(duì)芯片的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，ENA（使能）電壓達(dá)到15V開啟閥值電壓后，接通電源并經(jīng)過一定延時(shí)后，基準(zhǔn)電壓和驅(qū)動(dòng)電壓（GT
Drv）才能建立。如果不用此功能，該信號(hào)應(yīng)通過100kΩ電阻接到VCC。而另一組則同樣由電阻分壓經(jīng)取樣后送到M51957B的②腳輸入，當(dāng)輸入電壓低于1.25V時(shí)輸出一個(gè)低電平控制信號(hào)，使FA5511⑧腳也為低電平，從而IC停止工作。反之，②腳輸入電壓高于1.25V時(shí)，輸出高電平，故FA5511⑧腳也為高電平，為正常工作狀態(tài)。功能引腳及控制原理圖如圖⑤⑥
圖⑤ 圖⑥
節(jié)能電路：當(dāng)電流通過防浪涌電阻后，后面副電源也相繼正常工作，并為繼電器提供12V控制電壓，使繼電器吸合把防浪涌電阻兩端進(jìn)行短接，電流無阻通過，避免了電阻所帶來的功率耗損。達(dá)到節(jié)能與提高功率因數(shù)作用。電路見下圖⑦（對(duì)應(yīng)圖①B點(diǎn)）
圖⑦
結(jié)合以上各個(gè)電路原理，我們來對(duì)案例進(jìn)行回顧分析：
分析案例1
在待機(jī)過程中故障發(fā)生，伴隨巨響，說明機(jī)器內(nèi)部有零配件嚴(yán)重?fù)p壞。拆開檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)圖①E部分的4個(gè)大功率開關(guān)管及共陰極整流二極管已經(jīng)炸裂開，D部分的UC3854EQ\o\ac(○，15)15EQ\o\ac(○，16)16、TC4426②④⑤⑦、IRFU120、IRFU9120每個(gè)腳位之間都已擊穿短路，防浪涌電阻也損壞，可以斷定，是由于過流的原因造成開關(guān)管炸裂的，而開關(guān)管電流過大，可以追溯到驅(qū)動(dòng)電路，即PWM輸出電路：當(dāng)UC3854的性能不良或老化等因素，環(huán)型控制電路、電流與電壓反饋電路等都失效，加到開關(guān)管的電壓電流激烈上升，從而損壞
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