高频牙科X线机（精选7篇）
高频牙科X线机 第1篇
1 研究背景
口腔X线机是一种专用的X线机,口腔X线机一般主要分为口腔内牙科X线机和口腔全景机两种。口腔内牙科X线机用于拍摄单颗的牙齿,而口腔全景机用于口腔曲面体摄影和平面体摄影,口腔内牙科X线机的结构比较简单,价格比较便宜,使用更广泛。目前来说,国内主要使用的口腔X线机称为工频牙片机,这种牙片机以50 Hz单相交流电为高压发生器的电源,发射管电压呈现周期性的变化,但在实际的使用过程中,只有电压峰值区域的X线才能发挥作用,其余时间的软射线并没有实际的作用,杂散射线较多,极大地增加了患者接收的辐射剂量,影响了牙片机拍片的质量,同时对患者的身体健康也没有好处。因此,许多生产厂家开始研发数字高频牙科X线机,采用一定的技术手段将交流电压逆变为直流电压,保证高频机发出的射线波谱更纯粹,尽可能减少杂散射线,降低患者辐射剂量[2]。
2 新型牙科X线机系统结构
本研究以森田全景X光机X550为主要对象。
2.1 硬件结构
高频直流牙科X线机主要分为5大部分,分别为液晶显示板、电源板、控制板、球管、机架。系统功能单元主要有整流滤波、主机控制、高频逆变、高压油箱X射线管等几个部分。高频直流牙科X线机与工频牙片机的主要区别在于电压。高频直流牙科X线机将50 Hz的交流电经高频逆变成为大于20 k Hz的矩形波,然后经过倍压整流形成直流高压,加在射线管两端。因此,高频直流牙科X线机的核心技术是高频逆变、倍压整流、高压油箱散热[3]。
高压油箱X线管内有高压变压器、倍增电路、X线发射管等。高压油箱X线管发射管需要经过干燥真空处理、注射变压油、再真空密封而成,这种处理方法极大地提高了整机的安全性。
2.2 软件调试系统
本研究采用PIC16F877A单片机控制,程序的编写与调控则采用MPLAB仿真器进行,减少调试工作量。整个程序包括5大功能模块,即核心控制模块、显示子程序、键盘管理、定时、错误处理。由于控制流程比较复杂,因此,程序设计中加入了大量的子程序,使各个模块相对独立,便于维修调试。如LCD板子程序有TEST自检、定时、LED显示等;主机的子程序有定时、自检、执行、通信等。
2.3 设计特点
采用以上方案设计的高频直流牙片X线机主要的优点为:(1)性能高:将交流电压处理之后变为直流电压,保证X线管发出的射线波谱更纯粹,减少杂散射线,相同时间内总出线量少,降低了患者接受的辐射剂量,X线照片质量明显提高;(2)精度高:通过电压预置与反馈调节,提高了曝光时间等因素的控制精度;(3)体积小:高频直流牙片X线机的高压变压器体积较小,X线发生器的体积大大减小,降低了电源供电要求。
3 实验及结果
3.1 样机性能参数
样机类型:森田口腔全景X光机X550,功率2 k VA,电源电压220 V,电流9 A,频率50 Hz,管电压60~90 k V,管电流1~10 m A。
3.2 控制精度
输出阳极电压、管电流到示波器,观察电压波动和曝光时间发现,电压波动在1.5%以下,曝光时间误差在2.8%以内,模拟干扰源测试其抗干扰能力,发现机器精度基本没有受到干扰。
3.3 临床实验
联系口腔医院,征得患者与医师同意后进行临床试验。临床试验时用样机及工频牙片机分别拍摄患者活体牙齿髓腔和标本牙齿髓腔,获得牙片,由拍摄完成的牙片可以清晰看到牙釉质、牙本质、牙髓腔等牙齿组织,对比两种牙片机拍摄的结果后可以看出,本次试验样机拍片质量相对较高,可以满足医师的医用需求。
3.4 实验结果
高频直流牙科X线机临床照片表明样机拍摄的图像质量良好,可以满足临床检查要求。
4 讨论
采用新的电子技术及电子元件研制出的新型高频直流牙科X线机,克服了工频牙片机的一些缺陷,实现了牙科X线机的高性能化、高精度化,且经过临床实验证明,拍摄的照片可以清晰显示出牙髓腔及周围组织,样机完全可以满足临床牙科医用需求。
摘要：口腔牙线机主要用于牙齿和牙周的摄片,为医师的诊断提供依据。探究采用新的电子技术研制高频直流牙科X线机的设计要点及样机研制过程。
关键词：口腔X线机,高频牙科X线机,硬件结构,软件调试
参考文献
[1]高文帅.高频直流牙科X射线机的研制[D].衡阳:南华大学,2008.
[2]陈海辉,曾莹莹,吴淑芳.新型牙科X线机的设计及样机研制[J].中国医疗设备,2013,28(8):23-25.
高频乳腺X线机特殊故障1例 第2篇
北京标特BTX-9800B系列高频乳腺X线机对乳腺肿块、钙化、结节、癌变具有很高的成像敏感性, 且设备占用空间小、操作界面简洁, 拆机、移动方便。其采用定制的小焦点钼靶X线管, 工作于40 k Hz的高频, 高压发生器采用大功率的IGBT功率管和可编程逻辑阵列技术, 输出电压平稳、散射线少、图像对比度高。
钼靶乳腺摄影通过高分辨率的IP板成像记录, 经FUJIFILM XG5000型FCR图像后处理工作, 可进行空间处理、黑白反衬、伪影模糊等处理, 能清晰地显示乳腺结构、异常的病理特征、细微的病理变化[1], 使得乳腺病的检查更加简便、快捷、准确。摄片技师对患者乳房的正确摆位及均匀压迫, 能大大提高优片率[2]。钼靶乳腺摄影图像以数字形式保存时间长, 便于查找, 亦可实现网络传输会诊。
现将工作中出现的1例特殊故障介绍如下, 供参考。
1 故障现象
踩下脚踏开关的“升”, 伴随不间断的“咔嗒”声, C形臂组合机头有上升现象, 但运动缓慢, 给机头一个向上的外力时, 上升加速;踩下脚踏开关的“降”, C形臂组合机头能下降;期间都能听到立柱内部有“咔嗒”声, 并且比正常的升降速度慢。
2 故障分析
按从易至难、先软件后硬件的原则开始检修。机头升降的设计为机械运动结构, 故障率高, 首先考虑运动机件缺润滑油、滚动轴承松动、运动导轨不平衡等原因;再检查电路部分, 考虑控制电动机运动的继电器接触不良, 或驱动升降电动机的电压异常等。
开机加电, 设备能正常完成自检, 但升降机头速度缓慢。打开立柱后面板, 在加电升降的情况下, 观察到升降电动机运动正常, 无松动、卡死现象, 上下限位开关正常, 升降电动机驱动板上“Up”、“Down”、“Stop”3盏LED指示灯正常显示, 分别对应不同动作。
3 故障检修
在线测量驱动板供电电源为DC+24 V, 升降电动机M2供电电压±24 V电源正常, 拆下升降电动机, 加电观察运转正常, 由此判断软件正常, 多为硬件故障。与厂方工程师联系, 讲明故障现象, 厂方判断为驱动板故障, 重点是继电器触点接触不良。更换新电路板后, 故障依旧。
再次检查, 重点放在驱动电动机上, 测量对地无短路, 给电动机单独加上±24 V电源, 正反转速度均匀;加上立柱机头进行升降, “咔嗒”声出现在驱动电动机减速部分, 故障来源确定, 最终查得声音出自电动机转轴与传动结构。经拆解, 发现转轴呈凹凸形状断裂 (如图1中圆圈所示) 。传动结构与驱动电动机为整体, 无法维修, 全部更换后修复, 使用2 a多来反映良好。
4 小结
该X线机运动部分电路与机械结构相对简单, 在前期故障分析判断中, 我们也对驱动电动机机械运动部分有过怀疑, 正是因为断裂的形状特殊, 加电后仍能带动升降部分旋转, 在外观检查时才没能发现问题。与厂方工程师沟通后, 厂方讲明其使用的驱动电动机质量良好, 认为转轴断裂的可能性不大。我院地处偏僻, 加之盲目相信厂方的判断结果, 2次的备件邮寄时间较长, 同故障的二次维修严重影响了医疗工作, 给科室留下了不好的印象。
此事例告诫同行, 维修中要多方位分析故障, 有能力拆解的部分不要放过。此外, 还可以通过设备的工作原理、运行过程来发现故障部位, 特别是基层偏远单位, 更不能凭主观意识判断问题, 从而造成维修时间的延长。
参考文献
[1]边雪峰.钼靶乳腺摄影检查与CR成像系统的联合应用[J].中国社区医师, 2011, 13 (26) :213.
岛津XUD系列高频X线机维修四例 第3篇
检修:该机主电路组成如图1。
高压逆变电路工作方式如下:
(1) 预设管电压和管电流, 同时在频率储存电路的存储器 (ROM) 中得到相应的频率数值ω 。
(2) 开始曝光。频率以最高频率30kHz提升kV, 当kV上升到预设kV的95%时, 切换到ROM中的ω。
(3) 实测的管电压与预设的管电压比较来控制频率的变化, 以实现管电压的精确控制。
首先检查高压阳极启动正常, 灯丝加热正常, 基本确定故障为高压逆变电路故障。检查初级整流输出电压500多V正常, 检查IGBT回路中600V/100A保险丝已熔断, 怀疑IGBT有损坏, 测量后发现QA及QC已击穿。为安全起见用示波器测量IGBT控制波形, 正常。更换QA, QC及保险丝后试机, 拍片透视均正常。
故障二:开机, 无法拍片, 透视。
检修:拆下束光器, 观察灯丝不亮, 怀疑灯丝加热回路故障。查看该机灯丝加热电路示意图 (如图2) 。首先卸下球管阴极电缆, 测量球管大小焦灯丝电阻均正常。开机, 测量高压发生器上灯丝初级电压正常。查阅电路图, 该高压发生器内部有球管1, 球管2切换接触器, 仔细聆听, 开机时未听到接触器动作声音, 怀疑该接触器损坏, 抬起高压发生器, 发现两个接触器线圈发黑, 用万用表测量阻值均为无穷大。考虑到该机只使用单个球管, 用尼龙扎带将接触器固定为常闭状态后, 试机正常。
故障三:透视时, IBS失控, 屏幕忽明忽暗。
检修:首先将亮度控制切换至手动模式进行透视, 图像亮度稳定;调整透视条件, 图像亮度均匀变化, 说明X线稳定可控, 故障应该出在IBS电路。
该机IBS控制有两个模式, 峰值亮度控制及平均值亮度控制, 将平均值亮度控制输出信号断开后, 试机发现图像亮度稳定。为节约维修成本, 在征求放射科操作医生意见后, 就此结束维修。
故障现象四:透视时, 束光器上下方向无法完全打开, 图像上部有遮挡。
高频牙科X线机 第4篇
1 高频机故障分析维修
故障一:万东高频GFS502 开机系统自检完成, 选择好摄影条件, 按下手闸I档后操作面板显示屏显示“E18”错误代码, 设备不能进行任何操作。
故障分析:根据故障代码查阅故障代码表, 结果为旋转阳极启动时转速过低, 该故障代码可能出现故障的地方有: (1) 球管阳极线圈和连接线故障; (2) 旋转阳极启动板电源电压不正常; (3) HTCPU板故障。
检查与维修:首先用万用表测量球管的启动和运转线圈的阻值 (正常值是18Ω 和7.5Ω) 检查电源电压阳极启动线圈是否完好, 检查结果为正常可以排除球管损坏的因素。再测量旋转阳极启动版上测试点TP3-TP7, TP5-TP7为 ±12V, TP4-TP7 为24V电源电压是否正常, 旋转阳极旋转的声音是否正常, 在排除以上的问题后, 更换CPU板后重新开机, 设备恢复正常。该设备配置的是瓦利安球管, 球管故障概率相当小, CPU板上u1 集成电路具有球管旋转阳极信号采集处理功能的作用, 其损坏导致球管阳极运转返回信号无法反馈给CPU, 使设备保护从而无法进行操作出现故障代码:“E18”。
故障二:万东高频GFS502 现象是开机选择普通摄影方式, 预置好拍片条件。按手闸I档, 控制台面扳摄影准备显示正常, 再按下手闸Ⅱ档。控制台显示窗口出现故障代码E21。
故障分析:查找说明书对照故障代码表, 代码E21 是曝光过程中m A过低。造成m A过低大概有以下几种原因: (1) 高压没有加上; (2) 球管灯丝损坏; (3) 灯丝电压没有加上
检查与维修:观测灯丝加热情况, 在拍片按下手闸I档时, 灯丝能点亮。根据其原理, 利用万用表进行逐级测试发现:+15 V电源正常, 63 V输入正常, 选择普通摄影方式按下手闸I档对-68 V进行测试发现+68 V输出只有+30 V左右, 而一68V输出正常, 由此可判断故障就是发生在产生+68 V这部分的线路中, 其电路原理为-63V经Vl桥堆整流一V5、N1 和V13、V14 组成的调整稳压输出+68 V, 经测量V1 整流后有80 V输出, V5 (NPN) C极为80 V左右, B极电压很低按道理正常应有70 多伏的电压才对。检查到此, 怀疑V3 二极管或R3 开路。关机作进一步测量发现C3仍有80 V左右的电压。将C3 电容放电后用烙铁焊下R3 测量果然开路, V3 是好的。用相同型号的电阻 (2.7 K、4 W) 替换R3。通电试机, 一切恢复正常。
2 维修体会
维修设备要先了解机器的工作流程和原理。根据故障现象, 逆推查找可能的故障点, 每一步骤要扎实稳妥, 逐步检查测试点, 不能想当然去臆猜。故障现象相似, 但故障的原因可能各不相同, 遇到问题要做到举一反三, 开阔思路, 可收到事半功倍的效果。
参考文献
[1]《医用X线机》编写组.医用X线机原理、构造与维修[M].北京:中国医药科技出版社, 1997:266-272.
[2]李锋.F99-Ⅲ型500 m A X线机故障检修[J].医疗卫生装备, 2006, 27 (3) :85.
[3]王瑞玉, 刘爱武.医用数字胃肠X线机原理构造与维修[M].北京:中国医药科技出版社, 2005:74-82.
[4]周建武, 张全.万东500 m A X线机故障维修一例[J].医疗装备, 2008, 21 (2) :35.
高频牙科X线机 第5篇
工作原理:
(1) 高压回路
采用高频逆变技术, 微机设定的kV值 (kV-SET) 和高压采样信号 (kV-SAMP) 经脉冲宽度调制器形成PWM (脉宽调制) 的控制信号, 然后形成功率电路的驱动信号。主逆变器件采用IPM (智能功能模块) , 经高压变压器初级形成完整回路。管电压采样为双边采样, 经高压采样电阻分压获得。
(2) 灯丝回路
采用逆变技术, CPU设定的mA (Ma-SET) 和管电流采样信号 (mA-SAMP) 经脉冲宽度调制器形成PWM (脉宽调制) 的控制信号, 然后形成功率电路的驱动信号。灯丝逆变器件采用MOS管, 经灯丝变压器初级形成完整回路。管电流采样双边采样。
故障现象:开机面板上三个LED窗口均无显示。
检修:观察故障, 开机的时候, LED窗口无显示, 但开机板有动作, K1、K2、K3、K4、K5均可吸合, 说明开机板工作基本正常。开机板继电器的工作过程如下所述:CPU系统得电自检正常后, CPUPC1-6输出LINEON, 控制开板板Q1导通K4吸合, K4吸合后主逆变上电继电器K1、K2接通, 开始通过R1、R2为主逆变电容充电, 当主逆变电容充电完成后CPU板PC1-5输出MPSON信号控制开机板Q2导通K5吸合, K5吸合后主逆变上电继电器K3接通, 完成主逆变电源上电。由此可知, 开机板的工作也受CPU板控制, 开机板工作正常, 说明CPU8031工作是正常的, 故障可能为显示板或CPU板与显示相关的部分。
首先测量CPU板上的工作电源5VDC、+/-15VDC、24VDC, (注:三个电源的参考地不一样) 发现24VDC测量值为30VDC, 对照图纸, 检查发现开机板上铁壳的7824三端稳压电源损坏, 更换后开机, 24VDC正常而故障现象不变。用示波器检查CPU板U6、U7, 显示板U1的片选信号及控制信号, 发现U674LS245 (1) DIR信号波形杂乱, 检查发现U2074LS32损坏, 更换后开机, mA窗出现“0”闪烁, 然后mA窗“E”, mAs窗“L”, 最后稳定在kV窗“0”, mA窗“1”, mAs窗“0”, 按键均无反应, 显示仍然不正常。
咨询厂家工程师, 得知机器判断是否存在故障的原理:故障检测的相关电路连接到D0-D7并作为U88255PA口的输入信号, 当机器出现故障时, 故障检测电路输出为低, 造成INT0电平为低, 程序中断, 通过扫描8255的PA端输入从而得知故障位置。检查PA0-PA7的电平, 发现PA2电平为低。参照图纸, IPMDRIVER板故障, 为使该故障不影响显示不正常故障的检修, 将PC1-11接头断开, 开机显示故障不变。
更换显示板上U18279及U2ULN2003A, CPU板U674LS245及U774LS244故障现象不变, 怀疑DATABUS上数据出错, 参照图纸, 与DATABUS相关的集成电路有74LS373, ROM27512, RAM2816A, 扩展接口8255, A/D转换器MX156, 实际电路板中取消了ROM27512, MX156由两片AD7524替换, 逐一更换上述元件试机, 确定AD7524中的一片损坏。更换一片好的AD7524后重新开机, kV, mA、ms窗口显示“60”、“10”、“10”, 显示正常。
关机, 将先前断开的PC1-11接回, 开机, 出现故障代码“Err18”, 查阅说明书, 得知为IPM驱动板故障, 更换IPM驱动板上E1, E3光耦6N137后, Err18故障排除。试剂时发现按下手闸一档“灯丝增温”时, 面板上“REDAY”灯不亮, 按下二档“摄影曝光”, 面板上曝光指示灯亮, 用CR机的IP板检测有射线。用万用表测量显示板上E1光耦的输入端, 预热完成时有正常的电平跳变, 而E1光耦输出端没有相应的电平跳变, 更换E1光耦TLP521-4后, 整机操作正常。
参考文献
[1]HM-32型高频移动X线机维修手册.
[2]医用大型X线机系统.人民军医出版社.
[3]X线影像设备原理与应用.南京大学出版社.
高频牙科X线机 第6篇
设备使用几个月后,在曝光时发生器主机报错误13(曝光电流过大),并伴有输入电源的三相电保险烧断、一根阴极或阳极的高压电缆击穿。
2 高频高压发生器工作原理
本机是一台交流3相380 V供电的50 k W高频X线机, 根据产生高压X线的原理,交流380 V经整流滤波后输出560 V左右的直流电压,作为X线机可控硅逆变器的输入端电压。曝光前先对主直流电源中的大容量电容器(0.34F) 充电,曝光时该电容向主逆变器放电。其工作频率根据电压范围、功率大小以及X线机的功能决定[1,2]。次级端感应的高压采用桥式整流电路,再经C3、C4滤过后形成平滑直流高压供X线管使用。
3 故障分析与维修
根据发生器曝光电流过大的报错信息,首先更换了新的60 A保险,用示波器对设备的采样板MA端采样,发现MA高出正常值。由于国产可控硅的质量无法保证,所以先对4个可控硅进行了更换,曝光后故障依旧。然后更换高压电缆, 进行曝光没有再报错误,并且MA的采样值是正确的。为防止再有电缆被击穿,决定彻底找到问题原因。经分析发生器中涉及高压的原件还有球管和油箱。由于球管结构比较简单不涉及到引起击穿电缆的问题。所以猜测由高压油箱引起故障的可能性比较大。对高压油箱产生的高压进行有效的采样分析,结果显示高压值高于设定值20% 以上。
造成高压电缆击穿的主要原因是加载在高压电缆两端的高压超出了高压电缆的额定耐压值,而这个高压是由高压发生器变压产生的。在设计高压变压器初级时LC(由T初级和C1组成)振荡电路有一个固有频率,工作在固有频率时变压器输出功率最大,而我们设计的逆变器的逆变频率是低于LC振荡固有频率。电感原件L1、L2、L3、L4和电容C1、C2参数选配不合适造成的LC谐振频率变低,这样就会造成在高压变压器T输出的功率增大时,在电流不变的情况下,进而次级输出端输出电压幅值同等增大,这样会造成高压变压器输出端输出的高压超过高压电缆的额定耐压值,使高压电缆击穿[3,4]。也就是说因高压发生器外的电感(L1~L4)和油箱内的电容(C1、C2)不相匹配, 从而改变振荡电路中的固有频率,使高压变压器输出功率升高,工作电压也随之升高,在选用最高工作电压(如125 k V)时,高压超过高压电缆的最高耐压值,而造成高压电缆被击穿[5]。
更换合格的高压油箱变压器后(即变压器T的初级电感L和电容C1、C2参数能相匹配,电容的充放电时间能达到理想状态,没有尖突波形成的高压发生器), 设备使用一年多,再也没有出现击穿电缆现象,故障排除[6]。
4 总结
高频牙科X线机 第7篇
高频X线机与中频、工频X线机相比具有绝对的优越性。这主要表现在其对患者的皮肤辐射剂量低、输出剂量大、智能化程度高、体积小、质量轻、短时曝光等诸多方面。目前,传统工频X线机已经逐渐淡出市场,多数X线机都采用中、高频机。数字X射线成像设备中几乎都采用了高频技术[1]。因此,对高频机的研究愈显重要。其中,管电压调整电路是高频机的核心,本文将以北京万东HF50R高频机型为例,以单片机TL594为切入点,对高频机管电压调整电路工作原理及故障进行分析和探讨。
1 管电压调整电路的工作原理
该电路主要完成管电压调整、管电压保护和管电流采样信号的处理功能。本人在此仅对管电压调整部分的工作原理作详细阐述。
1.1 TL594的管脚分布及功能
TL594是为开关模式电源控制电路设计的一种能够提供频率固定、脉宽可调的集成芯片。如图1所示,它由2个误差放大器(error amp)、死区比较器(deadtime comparator)、振荡器(oscillator)、基准电压稳压电路(reference regulayor)、脉宽调制比较器(PWM comparator)以及相关的输出电路组成。
TL594管脚分布及功能如图2所示,其中1和2脚:第一组误差放大器的同相、反相输入端,电压范围为-0.3～-2.0 V。16和15脚:第二组误差放大器的同相、反相输入端,电压范围为-0.3～-2.0 V。12脚:电源Vcc,工作电压为7～40 V。3脚:2组误差放大器的输出端或反馈端。7脚:GND。8和9脚,11和10脚:2组三极管输出端,其中8、11脚是集电极,最高工作电压为42 V;9、10脚是发射极,单独工作时最高工作电流为500 mA。6脚(RT)、5脚(CT):振荡器的频率设置端,其频率为fosc=1.1/RtCt。14脚:5 V参考电源。13脚:工作方式选择端,参考输入工作电压≤5.3 V,当13脚输入高电平(=Vref)时,则2组三极管为推挽式输出;当输入低电平时(≤0.4 V),则2组三极管为同步输出。4脚:死区时间控制,0.3～5.3 V有效。
1.2管电压调节的工作原理
HF50R高频机管电压调整电路的核心器件是单片机TL594。采用单片机系统代替原有微电控制系统,机器工作更稳定,性能更完善,故障率降低[2]。它的主要功能是通过对管电压给定信号和采样信号进行比较来调整脉宽,以固定频率(25 kHz)输出方波,并根据脉冲的宽窄调整管电压的高低。
如图2所示,TL599在HF50R型高频机采用12 V供电。6脚、5脚为振荡器的频率设置端,通过微调VR1将本机器振荡频率调节为25 kHz。2脚为来自CPU的管电压设定值,1脚为来自高压发生器的实际管电压采样值。设定和采样值1 V对应33 kV。15脚输入固定电压2.5 V。16脚在本设备中实际起TL594低电平使能的开关作用,它接收分别来自CPU的使能信号和管电压过载保护信号。3脚经电容C5与2脚形成具有微分效应的负反馈。13脚与14脚参考电源相连,使9脚和10脚为推挽式脉冲输出。8脚和11脚接12 V电源,决定了脉冲幅值为12 V[3]。
HF50R管电压调节是通过IPM模块导通时间控制的。导通时间长,则高压变压器初级电压高,实际管电压上升;导通时间短,则高压变压器初级电压低,实际管电压下降。而IPM模块导通时间是由TL594输出脉冲占空比控制的,具体电路连接如图3所示。
开机后,CPU首先送来5 V高电平给16脚,大于15脚的2.5 V,使差动放大器2输出高电平,继而锁定了脉冲输出。当按下手闸二挡以后,CPU给16脚送来低电平使能信号,TL594开始工作。此时脉宽由2脚设定值和1脚采样值比较而决定。当采样值低于设定值时,脉冲以4脚死区电压所限制的最大脉宽输出,4脚死区电压由电阻器RV2决定,出厂时已设置好了。当采样值高于设定值时,差动放大器1将输出二者差值,差值越大,控制信号电平越高,该信号与振荡器输出的锯齿波电压比较,当锯齿波电压高于控制信号时,9脚和10脚按锯齿波频率的1/2输出,脉宽由每周期锯齿波电压高于控制信号时间决定。控制信号电平越高,输出脉宽越窄。
由以上分析可知,TL594完成这样一种功能:当采样值低于设定值时,输出脉宽增加,提升管电压;当采样值高于设定值时,输出脉宽变窄,下调管电压。这样,设定值与采样值通过闭环反馈,使管电压与设定值保持一致。
2 电压调整电路故障分析
同一故障现象可能由多方面原因造成,在排除CPU、高压油箱以及逆变设备等其他外围故障的可能后,本文只针对由电压调整电路产生的相关故障进行探讨。
2.1 无管电压故障
2.1.1 故障现象
在曝光条件下,TL594的损坏将会使HF50R高频机得不到管电压DR1、管电压DR2信号,并最终表现为无管电压信号。
2.1.2 故障分析与排除
首先,确定高压油箱是否真的无管电压,检测方法是:测量管电压调整板上的TP2测试点电压,此按10 V相当于33.3 kV比例采样于高压油箱的实值,因此可以通过对TP2点的测量确定管电压存在与否。其次,测量TP1点管电压设定信号是否存在,该点给定信号是按1 V相当于33.3 kV比例控制管电压的高低。
在设定信号存在的情况下,若TP2点电压高于4.8 V,则实际电压高于160 kV,此时高电平过载保护信号已将封锁TL594 16脚继而表现为无管电压现象。此时应先排除管电压过载故障。
若TP2点无电平,且16脚电平为低电平,则应检测TL594工作状态。在HF50R机型中,为避免IPM短路和提高抗干扰能力,管电压驱动脉冲信号并非直接控制IPM逆变模块的IGBT晶体管,而是通过TL594驱动光耦E1～E4再控制IGBT Q1～Q4按次序导通[4]。光耦导通的必要条件是两触发脉冲必须反相,因此,13脚出现断路或TL594参考电压缺失,9、10脚同相输出方脉冲,使光耦不能工作,继而无法触发IG-BT,从而表现为无管电压故障。此时应检测13脚是否为高电平和检测TL594供电是否正常。
2.2 管电压过低故障
2.2.1 故障现象
管电压的A/D反馈值超过设定值20%,设备报警停止工作,故障代码为E15。
2.2.2 故障分析与排除
当排除变压器等其他硬件故障后,我们应考虑由TL594相关问题产生的可能性。首先,可能因死区电压调节过高而产生。当4脚电压过高后,导致触发脉冲宽度过窄,致使管电压无法按设定值升高,此时会出现管电压过低报警。此时应将电阻器RV2调小,降低4脚电压。
另外,需要检测TL594-1脚采样反馈端是否发生断路使电压闭环调节失效,需将发生短路的控制线修复。
2.3 管电压过载故障
2.3.1 故障现象
管电压的A/D反馈值超过设定值20%,设备报警停止工作,故障代码为E14。
2.3.2 故障分析与排除
此故障多是由电压调整电路振荡频率不准而产生的。当TL594振荡频率过高时,根据电磁感应定律我们得知,变压器次级输出电压U=4.44fBSW×10-4(其中,f为频率,B为磁场强度,S为铁芯截面积,W为线圈匝数),频率升高后总的输出电压将升高。同时,频率的升高也会导致变压器的铜损增加,集肤效应加剧,变压器和导线将会发热,降低负载能力,发生电压过载或变压器发热等故障。另外,由于振荡频率的不准,有可能使变压器发生谐振,出现过电压、过电流故障。
因此,出现此类故障时,应考虑TL594振荡频率的准确度,通过检测TP3测试点,微调电阻器RV1使振荡频率至29 kHz。同时也应考虑是否因TL594-1脚采样反馈端发生断路使电压闭环调节失效而造成的管电压过载故障[5]。
3 结语
在设备的实际维修中,对高频机电压调整电路工作原理的掌握一方面可以提高医疗设备教学中对高频机各个管脚信号的理解,从而对高频X线机有一个整体上的把握;另一方面,不管是国内还是国外,目前数字高频X线机管电压实现方法基本相同,因此通过对此机型高频实现和控制电路的分析,可以很大程度拓宽我们的维修思路,为整机操作和维修工作打下一个良好的基础。
参考文献
[1]韩丰谈,朱险峰.医学影像设备学[M].北京:人民卫生出版社,2004.
[2]杨彪,童默颖,雷伟杰.高频X光机中X线球管的电压与电流控制[J].电子技术,2003(10):69-71.
[3]洪国慧,李伟.基于TL594的PWM电路在高频机中的应用及故障分析[J].电子元器件应用,2000,11(6):27-29.
[4]齐现英,韩丰谈,韩进,等.单片机在HF-50R型X线机中的应用分析[J].医疗装备,2000,26(6):39-40.