OLYMPUS UES-40高频电刀APFC电源板的维修|广州云启医疗设备维修服务有限公司

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[供应]OLYMPUS UES-40高频电刀APFC电源板的维修

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更新日期：2022-09-08 10:11:43
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OLYMPUS UES-40高频电刀APFC电源板的维修详细信息

高频电刀是根据高频电流的“集肤效应”原理，利用刀头高密度电流瞬间所产生的大量热能，将表面组织快速脱水、融化、分解、蒸发，达到对肌体组织的切割、止血和凝固作用，有效缩短手术时间、减少术中出血等优点，被广泛应用于临床各类手术。

高频率、电流较大、功率可调、稳定性极好、高安全系数，就对电源部分提出极高的要求。

下面，我们来分析OLYMPUS USE-40这款电刀的电源APFC（PowerFactorCorrection/功率因素校正）部分的原理、故障现象及维修思路。

首先看两个案例

案例1：故障现象：开机后等待工作过程当中，突然“嘣”的一声巨响后，面板显示、指示灯全无。

案例2：故障现象：手术过程中设备突然停止工作，电源指示灯、面板皆无显示。

引申上面两个案例，我们先了解整个板块的外形构造图（如图①）及其工作流程方框图（如图②）

图①

图②

从实物图（图①）以及工作流程方框图（图②）标示上我们可以看到，由下面

A：EMI（电磁干扰）滤波电路

B：防浪涌电阻及继电器节能电路

C：副电源电路

D：产生GT-DRIVER，作为PWM 信号部分

E：升压、滤波部分

F：取样反馈及保护电路部分

几大部分通过精密连接构成整个主电源部分，为升压式APFC（有源功率因数校正）电源，电流型控制，PF值高，总谐波失真（THD）小，效率高，输出电压高于输入电压，适用于75W~2000W功率范围的应用场合。

图②，市电AC220V经过抗干扰滤波电路（EMI）和防浪涌电路送到整流桥堆，得到DC300V（对应图①A点），由FA5511、K2769、开关变压器等组成微型开关电源，输出副电源VCC17.5V（对应图①C点），此电压是整机正常工作的第一先决条件。

有了副电源提供VCC电压并满足工作条件，UC3854 eq\o\ac(○，16)16脚输出PWM开关信号经过TC4426的②④脚输入，⑤⑦脚输出完成一级驱动放大，再经过IRFU120与IRFU9120构成的互补推动进行二次驱动放大（对应图①D点），使其满足后级大功率开关管工作，从而得到DC385V电压（对应图①E点）。下图为升压部分详细电路图见图③（对应图①E点）

图③

在OLYMPUS UES-40APFC电源板中，形成电压外环以及电流内环反馈，构成一个双闭环控制系统，外环稳定输出电压，内环实现输入电流调控和整形，使之成为与电压同相位的标准正弦波，以提高入端功率因数。内环的电流控制是对输入端电流进行连续调控，使电网全周期向整流器提供电流。

为此，UC3854的⑤脚和④脚各通过一个电阻接在主电路中电流采样电阻R的两端，EQ\o\ac(○，11)11脚接在APFC主电路输出端，⑥脚输入线电压波形，⑧脚输入线电压有效值，经过UC3854的内部运算处理，在eq\o\ac(○，16)16脚得到PWM信号，以控制开关管MOSFET。以UC3854的⑤脚、④脚相连的电流采样、⑥脚的整流电压波形、eq\o\ac(○，16)16脚的PWM驱动和MOSFET开关管，在UC3854的内部形成闭环的电流调节器；调控的结果使主回路的电流跟踪整流电压的波形。以UC3854的EQ\o\ac(○，11)11脚相连的电压采样和整流电压的有效值及eq\o\ac(○，16)16脚PWM驱动等电路在UC3854的内部形成闭环电压调节器，使APFC整流器输出高稳定的直流电压。APFC整流器中还设计了保护电路，当UC3854的⑩脚接高电平时，控制电路工作；芯片的工作电压为l7V～22V，EQ\o\ac(○，15)15脚接一个稳压管进行电压限幅保护。EQ\o\ac(○，13)13脚接电容实现软启动功能，②脚处输入峰值电流检测，用来限制最大电流，以保护开关管。（原理图可参见UC3854pdf资料内的典型应用例图部分，如图④）APFC电路中元件参数和双闭环的分析实验表明，其输入端电流与电压波形同相位，功率因数在0.98以上。

图④

保护电路：由市电经电阻分压整流后送到UC3854的使能控制⑩脚对芯片的工作状态进行控制，ENA（使能）电压达到15V开启阀值电压后，接通电源并经过一定延时后，基准电压和驱动电压（GT Drv）才能建立。如果不用此功能，该信号应通过100kΩ电阻接到VCC。而另一组则同样由电阻分压经取样后送到M51957B的②脚输入，当输入电压低于1.25V时输出一个低电平控制信号，使FA5511⑧脚也为低电平，从而IC停止工作。反之，②脚输入电压高于1.25V时，输出高电平，故FA5511⑧脚也为高电平，为正常工作状态。功能引脚及控制原理图如图⑤⑥

图⑤ 图⑥

节能电路：当电流通过防浪涌电阻后，后面副电源也相继正常工作，并为继电器提供12V控制电压，使继电器吸合把防浪涌电阻两端进行短接，电流无阻通过，避免了电阻所带来的功率耗损。达到节能与提高功率因数作用。电路见下图⑦（对应图①B点）

图⑦

结合以上各个电路原理，我们来对案例进行回顾分析：

分析案例1

在待机过程中故障发生，伴随巨响，说明机器内部有零配件严重损坏。拆开检测，发现图①E部分的4个大功率开关管及共阴极整流二极管已经炸裂开，D部分的UC3854EQ\o\ac(○，15)15EQ\o\ac(○，16)16、TC4426②④⑤⑦、IRFU120、IRFU9120每个脚位之间都已击穿短路，防浪涌电阻也损坏，可以断定，是由于过流的原因造成开关管炸裂的，而开关管电流过大，可以追溯到驱动电路，即PWM输出电路：当UC3854的性能不良或老化等因素，环型控制电路、电流与电压反馈电路等都失效，加到开关管的电压电流激烈上升，从而损坏

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