美国百特SPS-550血液透析机PC4温控板的原理分析、故障维修与调试

　　美国百特 SPS- 550 血液透析机于上世纪90 年代初期进入我国的医疗市场。该机以其性能稳定、耐用、报警功能灵敏、故障少的优点而受到医院的血液透析界的欢迎。

　　其电子电路里, 唯一故障率相对较高的是透析水温控制板, 又称 PC4 板。在整个透析过程中, 透析的水温必须保持在 37℃～38℃之间,所以水温控制电路得电后(PC4 板) 就一直在取样、调整、控制恒温, 始终将透析的水温保持恒定, 否则电路会立即发出报警。其电路原理见图 1 所示。

　　1 电路原理

　　由图 1 可知, 电路由 Q1 双基极三极管、电容器 C3、电阻 R4、R5、R7 组成的弛张振荡器产生锯齿波触发电路, 与水温、水温上下线保护的采样电路一起送入 IC3、CA3059 的过零电压双向可控硅集成电路块进行比较放大。然后导通 Q2 触发二极管, 并使 Q1 双向可控硅导通 , 使 加 热 管 得 电 。 交 流 120V 的 电 压 对1050W 的加热器进行电压调制。热敏电阻TH2、TH3为高低温探头, 当水温超过 41℃或低于 34℃时, 通过 IC2、LM124 四运放, 使 IC3 关断或接通加热器。调整 R3、10kΩ多圈可调电位器, 可以设定水温保持在 38℃左右。

　　该电路的核心器件 IC3 是一个过零电压调节电路(zero voltage switches), 其电原理内部结构图见图 2 所示。它的输出作为双向可控硅 Q1 的触发信号, 与市电过零点同步控制 Q1的通断。市电过零控制是国外普遍采用的技术, 其主要特点是减少控温电路的射频(RF) 干扰, 这种技术不仅用在温度的控制, 而且还广泛应用于灯、电磁阀、继电器、电机等的控制。

　　CA3059 是一个自功率电路, 可直接用市电取电, 该电路为 120V 的电压。120V 的电压经过R10、5kΩ/11W 电阻降压输入 IC3 的⑸脚, 经内部处理后产生一个直流电压 Vcc 作为该芯片内部电子线路的直流电源, 同时由⑵脚输出, 作为外部相关电路的直流电源。⑼脚、⒀脚分别是差动放大器的同相、反相输入端。其中,⑼脚与⑽脚、⑾脚短接组成分压电路, 产生的固定电位作为基准电位与⒀脚的输入信号进行比较。当⒀脚电位高于⑼脚时, 放大器输出高电平, 这个信号与过零检测器输出的市电源过零脉冲信号做“与”比较, 再经可控硅驱动器放大, 由⑷脚输出, 触发双向可控硅 Q1 导通。温度控制信号经 IC2 四运放取样比较。整个PC4 板的电路还是比较清晰明了的。PC4 板工作正常时, 将透析机的后背门打开, 在机器的左上方 PC4 板的附近可见一黄色的氖泡闪亮,闪的频率约 50Hz。一旦水温报警, 氖泡也即常亮着不闪, 所以 PC4 板一有故障, 打开后门便可判断。

　　2 故障维修与调试