إصلاح وحدة تزويد الطاقة لأجهزة الموجات فوق الصوتية من GE: دليل استكشاف الأعطال وإصلاحها

يُعد مزود الطاقة التبديلي أحد أهم الوحدات داخل نظام الموجات فوق الصوتية من شركة GE. فهو يحول التيار المتردد الوارد إلى عدة جهدات ثابتة من التيار المستمر التي تحتاجها لوحة التحكم في النظام، ومعالج التصوير، والشاشة، ودوائر التقاط البيانات الأمامية، ومراوح التبريد، والوحدات الوظيفية الأخرى.

عندما يحدث عطل في مزود الطاقة المتحول، قد لا يتم تشغيل جهاز الموجات فوق الصوتية، أو قد يعيد التشغيل بشكل متكرر، أو لا تظهر أي مصابيح إشارة، أو ينطفئ بشكل غير متوقع، أو ينتج صورًا غير طبيعية، أو تنقطع الطاقة عن وحدة داخلية واحدة أو أكثر.

نظرًا لأن مصدر الطاقة الخاص بأجهزة الموجات فوق الصوتية الطبية يحتوي عادةً على عمليات تصحيح الجهد العالي، وتصحيح معامل القدرة، وتعديل عرض النبضة، والتبديل عالي التردد، ومسارات إخراج متعددة، ودوائر الحماية، يجب على الفنيين عدم استبدال المكونات دون تحديد الدائرة المتأثرة أولاً. وعادةً ما تكون عملية استكشاف الأعطال وإصلاحها المنهجية، التي تتم خطوة بخطوة، أكثر فعالية.

عند إصلاح وحدة تزويد الطاقة التبديلية لأجهزة الموجات فوق الصوتية من GE، لا تقم بتوصيل اللوحة مباشرةً بمصدر التيار المتردد. ابدأ بإجراء فحص بصري دقيق. تحقق من عدم وجود أي أضرار ظاهرة في المصهر، ومقاومات الطاقة، والمكثفات الإلكتروليتية، وجسر المقوم، والترانزستورات التبديلية، والثنائيات عالية الطاقة، والمحاثات، والمحولات، والموصلات، ولوحة الدوائر المطبوعة.

تشمل العلامات التحذيرية الشائعة المناطق المحترقة، والمكونات المتشققة، والمكثفات المنتفخة، والمقاومات التي تغير لونها، والعزل التالف، والموصلات المفكوكة، ومواد لوحات الدوائر الكهربائية المتفحمة، ووصلات اللحام المكسورة.

بعد ذلك، استخدم جهاز القياس المتعدد لفحص مكونات الطاقة الرئيسية بحثًا عن أي دوائر قصيرة أو دوائر مفتوحة أو مقاومة غير طبيعية. وتشمل الأجزاء المهمة التي يجب فحصها ما يلي:

• جسر مقوم التيار المتردد الوارد؛;
• ترانزستورات التبديل الأولية أو ترانزستورات MOSFET للطاقة؛;
• ثنائيات التمليس عالية التردد وعالية التيار؛;
• مقاومات أو ثرمستورات لتقييد تيار الاندفاع؛;
• الصمامات ومكونات الحماية؛;
• ثنائيات مقوم التيار ومكثفات الترشيح؛;
• مقاومات استشعار التيار ومقاومات البوابة.

قم بقياس المقاومة في اتجاه التيار الأمامي والخلفي بين كل مسار خرج والأرض. إذا أظهر أحد مسارات الخرج مقاومة منخفضة بشكل غير معتاد، فقم بفحص الصمام الثنائي المقوم الخاص به، ومكثف التصفية، ومكونات تنظيم الجهد، ودائرة الحمل المتصلة به.

عند اكتشاف مكون معطل، لا تقتصر على استبدال الجزء الذي يظهر عليه التلف فقط. فعلى سبيل المثال، قد يؤدي حدوث قصر في ترانزستور التبديل إلى إتلاف دائرة تشغيل البوابة، أو المقاوم المستشعر للتيار، أو شبكة التخميد، أو وحدة التحكم في التعديل النبضي للتيار (PWM)، أو مكونات الحماية ذات الصلة.

يجب أن تستوفي قطع الغيار المتطلبات الأصلية فيما يتعلق بالجهد المقنن، وسعة التيار، والطاقة المقننة، وسرعة التبديل، وخصائص درجة الحرارة، ونوع الغلاف.

بعد الانتهاء من الفحص الأولي واستبدال المكونات التالفة، يمكن اختبار وحدة تزويد الطاقة في ظل ظروف عزل مناسب وتقييد التيار.

وإذا لم يبدأ مزود الطاقة في العمل بشكل طبيعي، فقم بفحص دائرة تعديل عرض النبضة ودائرة تصحيح معامل القدرة.

تتحكم دائرة PWM في الترانزستور المبدل وتنظم نقل الطاقة عبر المحول عالي التردد. تعمل دائرة PFC على تحسين شكل موجة تيار الدخل، كما تعمل في العديد من التصميمات على رفع جهد ناقل التيار المستمر المُعدَّل إلى مستوى أعلى ومنظم.

قبل قياس هذه الدوائر، يجب تحديد أرقام قطع غيار وحدة التحكم والرجوع إلى أوراق بيانات المكونات ذات الصلة أو وثائق الصيانة الخاصة بالطراز المعني. يجب على الفنيين فهم ما يلي:

• نطاق جهد التغذية العادي لوحدة التحكم؛;
• حالات بدء التشغيل وإيقاف التشغيل بسبب انخفاض الجهد؛;
• وظائف المقاوم الزمني والمكثف الزمني؛;
• خرج الجهد المرجعي العادي؛;
• مدخلات التغذية الراجعة، والتشغيل، واستشعار التيار، والحماية؛;
• الشكل الموجي المتوقع عند خرج السماعة.

قد تستخدم طرز أجهزة الموجات فوق الصوتية المختلفة من GE هياكل مختلفة لإمداد الطاقة. ولذلك، ينبغي تقييم قيم الاختبار في ضوء تصميم الدائرة الكهربائية، وورقة بيانات وحدة التحكم، والعلامات الموجودة على لوحة الطاقة، ومعلومات الصيانة ذات الصلة.

في وحدة تزويد الطاقة المزودة بمرحلة تصحيح عامل القدرة (PFC)، يمكن أن يساعد الجهد المستمر عبر مكثف المرشح الرئيسي في تحديد ما إذا كانت دوائر مقوم التيار الداخلي ودوائر تصحيح عامل القدرة (PFC) تعمل أم لا.

عند استخدام مدخلات تبلغ حوالي 220 فولت تيار متردد (VAC)، يكون الجهد بعد عملية التسوية الجسرية عادةً حوالي 300 فولت تيار مستمر (VDC). وعندما تبدأ مرحلة تصحيح معامل القدرة (PFC) النشطة بشكل طبيعي، قد يرتفع جهد ناقل التيار المستمر إلى حوالي 380–400 فولت تيار مستمر (VDC)، اعتمادًا على التصميم.

في حالة عدم وجود جهد كهربائي عبر مكثف المرشح الرئيسي، قم بفحص دائرة مدخل التيار المتردد، والصمامات، ومرشح التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وجهاز الحد من الطفرات، وجسر المقوم، والمكثف، والوصلات ذات الصلة.

إذا ظل الجهد عند حوالي 300 فولت تيار مستمر في دائرة من المفترض أن تنتج جهدًا أعلى خاضعًا لتنظيم PFC، فمن المحتمل أن تكون مرحلة المقوم تعمل بينما تكون مرحلة التعزيز PFC غير نشطة. في هذه الحالة، افحص مصدر طاقة وحدة التحكم في PFC، ودائرة التشغيل، ومحث التعزيز، وموسفيت الطاقة، والصمام الثنائي سريع الاستجابة، ومقاوم استشعار التيار، وشبكة التغذية الراجعة للجهد.

بعد التأكد من وجود ناقل التيار المستمر عالي الجهد، تابع الفحص بالتحقق من وحدة التحكم PWM.

أولاً، قم بقياس طرف تزويد الطاقة الخاص بوحدة التحكم، والذي غالبًا ما يُشار إليه بـ VCC أو VC. تأكد من أن وحدة التحكم تتلقى جهدًا كافيًّا لبدء التشغيل، وأن مصدر الطاقة الخاص بها يظل مستقرًا بعد بدء تشغيل وحدة تزويد الطاقة.

بعد ذلك، تحقق من خرج الجهد المرجعي، ووصلة التحكم في التشغيل، ومدخل التغذية الراجعة، ومدخل استشعار التيار، والمسامير المتعلقة بالحماية. فقد يؤدي وجود جهد غير طبيعي على أي من هذه المسامير إلى منع وحدة التحكم من إصدار إشارة التبديل.

في ظل ظروف اختبار معزولة بشكل مناسب، يمكن استخدام جهاز الذبذبات لمراقبة أشكال موجات المذبذب ومحرك الدفع. اعتمادًا على وحدة التحكم، قد يُظهر طرف CT شكل موجة منشارية أو مثلثية واضحة. على سبيل المثال، يُنتج طرف CT لدائرة TL494 عادةً شكل موجة من النوع المنشاري، في حين قد تستخدم وحدات التحكم الأخرى شكل موجة توقيت مثلثية.

يجب أن يُنتج طرف الإخراج سلسلة منتظمة من نبضات التشغيل. إذا كان جهد الإمداد للوحدة التحكم طبيعيًّا ولكن لم تظهر موجة المذبذب، فقم بفحص المقاوم الزمني، والمكثف الزمني، ودائرة التكامل (IC) الخاصة بالوحدة التحكم، ودائرة الإيقاف.

إذا كان المذبذب يعمل دون ظهور أي نبضات خرج، فيجب التحقق من مدخل التمكين، وحلقة التغذية الراجعة، وحماية التيار الزائد، وحماية الجهد الزائد، وشروط قفل الجهد المنخفض.

في حالة وجود نبضات PWM في وحدة التحكم دون أن يعمل الترانزستور المبدل، يجب فحص الترانزستور المشغل، ومحول النبضات، ومقاوم البوابة، ومكونات العزل، ومسارات الدائرة، والترانزستور المبدل نفسه.

تستخدم بعض وحدات تزويد الطاقة ذات التبديل بالموجات فوق الصوتية وحدات تحكم ذات ثمانية سنون من عائلة UC38xx، بما في ذلك UC3842 وUC3843 وUC3844 وUC3845.

تشمل الأسباب الشائعة لحدوث أعطال في هذا النوع من الدوائر ما يلي:

• مقاوم بدء التشغيل في الدائرة المفتوحة؛;
• ارتفاع قيمة المقاومة في شبكة التشغيل؛;
• وحدة تحكم PWM تالفة؛;
• مكثف مرشح VCC جاف أو متسرب؛;
• إمداد غير طبيعي للملف المساعد؛;
• مقاوم استشعار التيار تالف؛;
• وجود عطل في المقرن الضوئي أو دائرة التغذية الراجعة؛;
• الأضرار الناجمة عن حدوث قصر في دائرة ترانزستور التبديل في وقت سابق.

عادةً ما يزود المقاوم التمهيدي تيار شحن أولي من ناقل التيار المستمر عالي الجهد إلى مكثف VCC الخاص بوحدة التحكم. وإذا أصبح هذا المقاوم مفتوح الدائرة أو زادت قيمته بشكل كبير، فقد لا تصل وحدة التحكم PWM أبدًا إلى عتبة التشغيل.

كما يمكن أن يؤدي تدهور حالة مكثف VCC إلى حدوث محاولات متكررة للتشغيل، أو أصوات طقطقة متقطعة، أو ضوضاء غير طبيعية، أو تشغيل غير مستقر، أو فشل في التشغيل.

يجب استبدال المقاوم التمهيدي التالف بمكون يفي بمتطلبات المقاومة والطاقة والجهد والحرارة والسلامة الأصلية. وقد يؤدي اختيار قطعة بديلة بناءً على الحجم المادي فقط إلى تكرار العطل.

في حالة انقطاع جهد ناقل التيار المستمر الرئيسي، أو عدم استقراره، أو عدم رفعه إلى المستوى المتوقع، قم بفحص دائرة تصحيح عامل القدرة (PFC) بشكل منهجي.

قد تشمل أطراف التوصيل المهمة لوحدة التحكم PFC ما يلي:

• طرف تزويد التيار المستمر (VCC) أو التيار المتردد (VC)؛;
• طرف البداية أو طرف التحكم؛;
• أطراف توصيل مذبذب CT و RT؛;
• طرف خرج المحرك؛;
• مدخل استشعار التيار؛;
• مدخل التغذية الراجعة للجهد؛;
• مدخلات الحماية من الجهد الزائد والجهد المنخفض.

بالإضافة إلى دارة التحكم المتكاملة (IC)، قم بفحص ترانزستور التبديل الخاص بتقنية PFC، والديود المعزز، والمحث المعزز، ومقاوم استشعار التيار، ومقاومات أخذ العينات من ناقل التيار المستمر (DC-bus)، ومصدر الطاقة الإضافي.

لا يكون عطل PFC دائمًا ناتجًا عن وحدة تحكم معيبة. فقد تؤدي إشارة التغذية الراجعة غير الطبيعية، أو القيمة غير الصحيحة لمقاوم أخذ العينات، أو انقطاع مصدر الطاقة المساعد، أو حالة الحماية، أو الحمل الزائد في المرحلة التالية من الدائرة إلى منع الدائرة من التشغيل.

ولهذا السبب، يجب أن يستند التشخيص إلى مجموعة من عوامل تشمل الفولتية بين الأطراف، وأشكال الموجات، واختبارات المكونات، وظروف تشغيل الدائرة.

قد يوفر مزود الطاقة المُحَوِّل الخاص بجهاز الموجات فوق الصوتية من GE عدة مسارات جهد كهربائي لوحدات النظام المختلفة. إذا تم تشغيل مزود الطاقة ولكن نظام الموجات فوق الصوتية لا يزال لا يعمل بشكل صحيح، فقم بقياس كل مخرج على حدة.

تشمل المشكلات الشائعة في الإخراج ما يلي:

• أحد مسارات الإخراج مفقود تمامًا؛;
• جهد الخرج مرتفع جدًّا أو منخفض جدًّا؛;
• يكون الجهد طبيعيًا في حالة عدم وجود حمل، لكنه ينخفض عند وجود حمل؛;
• يرتفع الناتج وينخفض بشكل دوري؛;
• جهد التموج مرتفع جدًّا؛;
• يتوقف مزود الطاقة عن العمل بعد فترة قصيرة من التشغيل.

إذا كان هناك مخرج واحد فقط غير طبيعي، فقم بفحص الصمام الثنائي المقوم، ومكثف التصفية، والمحث، والموصل، ووصلات اللحام، والحمل المتصل بهذا المسار.

إذا كانت عدة مخرجات مرتفعة أو منخفضة جدًّا في آن واحد، فقم بفحص حلقة التغذية الراجعة الرئيسية، والمقرن الضوئي، ومصدر الجهد المرجعي، ومقاومات أخذ العينات، ومكونات التعويض المرتبطة بها.

قد يستمر مكثف الخرج التالف في إعطاء جهد تيار مستمر متوسط يبدو طبيعيًا عند فحصه باستخدام جهاز القياس المتعدد، في حين أن التموج الفعلي يكون مفرطًا. ولذلك، ينبغي استخدام جهاز الذبذبات عند الاشتباه في وجود مشاكل تتعلق بتموج الخرج.

قد يؤدي التعرض لفترات طويلة للحرارة والغبار والاهتزازات والدورات الحرارية المتكررة إلى حدوث أعطال متقطعة في مصدر الطاقة. ولا تظهر بعض الأعطال إلا بعد تشغيل جهاز الموجات فوق الصوتية لفترة من الوقت.

يرجى فحص النقاط التالية بعناية:

• الوسادات الحرارية أو المركب الحراري بين أجهزة الطاقة ومبددات الحرارة؛;
• تشغيل مروحة التبريد وتدفق الهواء؛;
• تراكم الغبار حول المبددات الحرارية وفتحات التهوية؛;
• تشققات في وصلات اللحام بمكونات الطاقة؛;
• أطراف التوصيل السائبة للمحول والمحث؛;
• الموصلات المتأكسدة أو التي تعرضت لارتفاع مفرط في درجة الحرارة أو غير المثبتة جيدًا؛;
• تلف ناتج عن الرطوبة، أو التآكل، أو تفحم مادة لوح الدوائر الكهربائية.

عند الاشتباه في حدوث عطل مرتبط بدرجة الحرارة، يجوز للفنيين المؤهلين إجراء اختبارات حرارية خاضعة للرقابة مع مراقبة مسارات الجهد وأشكال الموجات ذات الصلة. وينبغي إجراء جميع هذه الاختبارات مع توفير العزل الكهربائي المناسب ووسائل الحماية الشخصية.

لا تُعد استعادة خرج مصدر الطاقة الخطوة الأخيرة. فبعد استبدال المكونات، يجب إخضاع اللوحة التي تم إصلاحها لفحص شامل للتأكد من سلامة عملها وسلامتها.

تأكد من أن جميع جهدات الخرج تظل ضمن النطاقات المحددة لها. وتحقق من تموج الخرج، وسعة التحميل، وسلوك التشغيل، ودرجة الحرارة، واستهلاك التيار، ووظائف الحماية، حيثما ينطبق ذلك.

بعد إعادة تركيب وحدة تزويد الطاقة، تأكد من أن جهاز الموجات فوق الصوتية يبدأ العمل بشكل طبيعي، وأن نظام التصوير والشاشة ولوحة التحكم ونظام التبريد ووحدات جمع البيانات والمجسات المتصلة تعمل جميعها بشكل صحيح.

يمكن أن يساعد إجراء اختبار التحمل المناسب على مستوى الحمل أو النظام في الكشف عن الأعطال المتقطعة. أثناء هذا الاختبار، يجب ملاحظة ما يلي:

• سواء أُعيد تشغيل النظام أو تم إيقاف تشغيله بشكل غير متوقع؛;
• ما إذا كان جهد الخرج يتغير بمرور الوقت؛;
• ما إذا كانت مكونات الطاقة ترتفع درجة حرارتها بشكل غير طبيعي؛;
• ما إذا كانت مروحة التبريد وتدفق الهواء لا يزالان طبيعيين؛;
• ما إذا كان مزود الطاقة يصدر أصوات طقطقة أو صفير غير عادية؛;
• ما إذا كانت هناك رائحة احتراق أو ارتفاع ملحوظ في درجة الحرارة؛;
• ما إذا كان نظام الموجات فوق الصوتية بأكمله يحافظ على استقراره أثناء التشغيل لفترات طويلة.

على الرغم من أن مزودات الطاقة ذات التبديل بالموجات فوق الصوتية من نوع GE قد تبدو معقدة، إلا أن معظم التصاميم يمكن تقسيمها إلى عدة أقسام أساسية: حماية مدخل التيار المتردد، والتصحيح والتصفية، وتصحيح معامل القدرة (PFC)، والتحكم بواسطة التعديل النبضي (PWM)، والتحويل عالي التردد، والتصحيح الثانوي، ومخارج التيار المستمر المتعددة، والتنظيم بالتغذية الراجعة، ودوائر الحماية.

تتمثل إحدى خطوات استكشاف الأعطال وإصلاحها العملية في الانتقال من مرحلة الإدخال إلى المقوم، ثم دائرة تصحيح عامل القدرة (PFC)، ثم وحدة التحكم في التعديل النسبي للوسع (PWM)، ثم مرحلة التبديل، ثم دوائر الإخراج، ثم حلقة التغذية الراجعة، وأخيرًا الأحمال المتصلة.

من خلال فهم وظيفة كل قسم من الدائرة، وتحديد متطلبات تشغيل وحدات التحكم PWM وPFC، والجمع بين قياسات المقاومة والجهد وشكل الموجة ودرجة الحرارة والحمل، يمكن للفنيين تحديد مواقع الأعطال بدقة أكبر وتقليل عمليات استبدال المكونات غير الضرورية.

نظرًا لأن أجهزة الموجات فوق الصوتية تُعد أجهزة طبية، وتحتوي مصادر الطاقة الخاصة بها على طاقة كهربائية خطرة، فيجب أن يتم إجراء أعمال الإصلاح على يد أفراد مدربين. ويجب أن تُعطى الأولوية دائمًا لوثائق خدمة أجهزة الموجات فوق الصوتية الخاصة بشركة GE، وصحائف بيانات المكونات، ومتطلبات السلامة الكهربائية المحلية، وإجراءات صيانة الأجهزة الطبية، على المعلومات العامة المتعلقة باستكشاف الأعطال وإصلاحها.