XG-500型X光機限時器電路分析及故障處理

陸寶云

臨滄市人民醫院 設備科，云南 臨滄 677000

XG-500型X光機限時器電路分析及故障處理

陸寶云

臨滄市人民醫院 設備科，云南 臨滄 677000

本文介紹了XG500型X射線機限時器的電路原理及使用過程中出現的故障現象，分析了故障產生的原因和處理過程。

X射線機；電路分析；限時器；管電流；管電壓；醫療設備維修

XG-500型X光機是國產500 mA雙床三球管大型X光機，具有透視、胃腸攝影、普通攝影等檢查功能，在基層醫院中使用較為廣泛，由于其限時器電路設計較為復雜，導致檢修判斷困難，通過對該部分電路進行分析，以利于今后對該部分電路故障進行檢修判斷。

1 電路分析

1.1 限時器電路組成

XG-500型X光機曝光限時電路由穩壓電源電路，同步觸發脈沖形成電路，主可控硅觸發電路，限時器電路和限時保護電路共五部分組成。該電路的作用是為了實現準確而安全地控制曝光時間，并實現“零相位”接通高壓初級主電路，以避免產生“過電壓”造成設備危害[1-3]。

1.2 穩壓電源電路

穩壓電源電路是一個典型地串聯式直流穩壓電路，由電源變壓器IKB次級提供22 V交流電壓，經橋式整流2000 μF電容濾波和由3DD15D、3DK4B等元件構成的串聯式穩壓后，輸出+15 V穩定直流電壓供給主可控硅觸發電路、中間繼電器電路、限時器電路和限時保護電路。通過調節2.2K電位器可以改變輸出電壓的大小。

1.3 同步脈沖觸發電路

同步脈沖觸發電路包括RC相移電路和由3DK4B構成的開關電路。由電源變壓器1 KB次級輸出24 V交流電壓E 1送到由2 μF電容、橋式整流器和[51∥(10 K+rbe)]電阻構成的RC移相電路如果忽略橋式整流器的正向電阻，則圖中等效電阻R為：R=51 K∥(10K+rbe) rbe為3DK4B發射結正向電阻，顯然存在rbe＜＜10 K，所以，R≈51 K∥10K=8.36 K，電壓VR超前E1于φ角。可以算出： VR超前El于10°。VR經橋式整流后變為脈沖直流電壓V1，顯然V1亦超前電源電壓10°，此電壓經穩壓管2CW10限幅作用，削去波峰，保留波谷后變為電壓VBE，晶體管3DK4B在超前El于10°附近被截止，其余位置被飽和導通，其集電極電壓Vc就是一串周期為10 ms、發生在交流電過零前10°的尖形脈沖。同步觸發脈沖形成電路的作用就是為了獲得一串與電源同步且超前10°的觸發脈沖（周期為10 ms），然后送去觸發可控硅3CT2KF。之所以要超前10°，是因為后面的電路——振蕩器和積分電路——還有時間延遲作用，最后的綜合效果，將要達到主可控硅上的第一個觸發脈沖出現在交流電零電附近（后面將會指出，實際上是在交流電過零點后約0.81°位置出現主可控硅的第一個觸發脈沖），這樣就實現了零相位接通主電路，保證了曝光時間的準確性和避免產生過電壓的危害。所以，形成超前10°的觸發脈沖對保證主電路在零近導通是完全必要的。

1.4 主可控硅觸發電路

當中間繼電器J3工作后，+15 V電源加到可控硅3CT2KT的陽極，一旦出現同步觸發脈沖，該可控硅導通，將+15 V電源通過可控硅送到主可控硅觸發電路和限時器電路。主可控硅觸發電路，包括振蕩器和功率放大器兩部分。

晶體管BT3 5D構成單結晶體管振蕩電路。超前交流電源10°的時刻送來的+15 V電壓，通過10 K電位器和10K電阻對0.015 μF電容器充電，使單結晶管BT35D的發射極電壓VE上升，經過300 μs時，VE=Vp（Vp為BT35D點火電壓，約為7 V），BT35D導通，0.015 μF電容經RB（單結管VE的第一基極電阻，導通時約為20 Ω和750 Ω 電阻放電，形成正脈沖信號電壓，同時VE下降，當VE=Vv（Vv為BT35D的谷點電壓，約為2 V）時，BT35D被截止，電容器再次充電，這樣連續不斷輸出正脈沖信號，其周期為240 μs（約為4.32），調節10 K電位器可以改變震蕩周期。振蕩器輸出的正脈沖信號經3DK4B電壓放大和3AD6C功率放大后，由脈沖變壓器5 KB輸出，再經過0.47 μF和2.1 Ω構成的積分電路后，分別送到主可控硅G12、G 1 4的控制極進行觸發。這期間形成的延遲時間也為300 μs（相當于5.40）所以，出現在主可控硅上的第一個觸發脈沖將處在交流電過零后約0.8°附近（5.4°+5.4° -10°=0.8°）。當曝光結束時，J1繼電器工作。這時+15 V電壓將通過5.1 K電阻對0.047 μF電容充電，使3CT1KF導通，將嵌位于0 V，BT35D停振，5 kB變壓器無觸發脈沖輸出，主可控硅在交流電過零處自動切斷高壓，曝光結束。

1.5 限時器電路

限時器是用來控制曝光時間。它是由RC積分電路、復合管開關電路和可控硅3CT1KF等構成，RC積分電路是由電阻群R11～R33與47 μF電容器組成，限時時間可在20 ms～6 s范圍選擇，共23檔。由3CG3F（PNP型）和3DK4B（NPN型）組成一個復合管，它的特點是輸入阻抗高，以提高RC積分電路的準確性，同時也增加了對可控硅的觸發能力。在曝光前，47 μF的電容通過J4常閉觸點和電阻被完全放電，其端電壓Vc=0 V。當按下手開關PA，繼電器J4工作，經0.8 s延時，旋轉陽極起動完畢，J3繼電器工作，然后在交流電過零前10°的時刻，+15 V電源送到限時器，47 μF電容通過電組群開始充電，Vc電位從0開始上升，當上升到Vc=VB+0.7×3，校正為VB=10 V，所以當47 μF電容端電壓上升到12.1 V時，復合管導通，其發射極輸出的正信號經二極管和2.7 K電阻觸發可控硅3CT1KF，使繼電器J1工作，振蕩器停振，主可控硅過零點截止，曝光結束。可見，從47 μF電容器開始充電至復合管開始導通之間的時間即為曝光時間，選擇不同的充電電阻就得到不同的曝光時間。

1.6 過時保護電路

為了防止限時器電路故障而引起曝光過程不能結束，采用一個與限時器電路結構基本相同的限時保護電路，強迫曝光結束。限時保護電路，見圖1。它共分五檔：0.1 s、 0.3 s、1 s、3.5 s、7 s。 當J3繼電器工作后，限時保護電路與限時器電路幾乎同時工作。至預定時間，若限時器故障使曝光不能結束，則稍長于預定時間后，限時保護電路中的繼電器J5工作(其原理與限時器完全相同)并自鎖，從而切斷繼電器得電回路，使主觸發電路和限時器電路無電源，強迫曝光結束。由于J5繼電器自鎖得電，所以再按下手閘PA，機器也不會工作。必須排除限時器故障后，機器才能恢復正常。

圖1 過時保護電路

2 故障實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

三只X線管均表現為每天第一次開機曝光正常，隨后曝光出現曝光量不足，關機2 h再拍片又可以正常曝光一次。

2.1.2 故障分析與排除

根據故障現象首先可排除X線管故障，故障在公共部分。圖像曝光量主要由管電流（mA）×曝光時間（s）決定，以此為出發點進行檢修，將管電壓調至60 kV，管電流調至100 mA，曝光時間調到0.8 s（毫安表為機械指針式，曝光時間超過0.8 s以上才可正常指示）進行曝光，發現管電流指示不到100 mA，檢查燈絲電路穩壓電源正常，根據廠家說明書測量燈絲變壓器初級加熱電壓正常，斷開高壓在電纜末端測量燈絲加熱電壓正常。再次回顧故障表現“第一次開機曝光正常，隨后曝光出現曝光量不足”，是否可以確定管電流正常，是曝光時間縮短導致毫安表測量值下降，其他參數不變，使用1.6 s再次曝光發現曝光時間明細縮短[4]。當曝光開始時J4的常閉觸電打開，47 μF電容器通過電阻群R11～R33充電，當曝光結束后，J4閉合通過12 Ω電阻對47 μF電容放電，以保證下次計時的準確，一旦J4不閉合或12 Ω電阻損壞將導致47 μF電容所充電荷不能泄放。檢查后發現12 Ω電阻開路，更換后正常，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

開機可以曝光一次，膠片偏黑，曝光量過高，再次按下手閘PA，機器不能曝光，關機再開機又可曝光一次。

2.2.2 故障分析與排除

根據故障表現分析，產生該故障的原因可能為限時器電路故障不能切斷高壓，超過曝光時間后過時保護電路起作用切斷高壓。斷開高壓初級線圈，接入一個燈泡做假負載[5]。開機進行曝光，正常情況下整個曝光過程J5不工作，一旦工作就代表主限時器電路故障不能切斷高壓，過時保護電路起作用切斷高壓，從而導致曝光量過高，觀察發現J5工作，檢修限時器電路發現3CG3F損壞，更換后設備正常，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

曝光時經常燒高壓初級保險，曝光時高壓發生器內部有“嗡嗡”聲，膠片影像淡。

2.3.2 故障分析與排除

故障表現類似高壓部分故障，初步判斷可能的原因為：① X線管含氣；② 高壓發生器內部擊穿、短路。開機，分別使用三個管位曝光，故障表現不變，基本可以排除X線管及高壓電纜故障。在曝光時候同時發現mA表指示偏低大概是設定值的70%，分析出現此類故障的原因可能有：① 高壓變壓器次級對地擊穿且是有一端接地的線圈才會產生類似故障；② 高壓初級有一路未正常導通，半波供電導致高壓變壓器鐵芯磁化[6]。

本著先易后難的原則檢修，斷開高壓初級，接入100 W燈泡做假負載，曝光用示波器測量發現是半波供電，檢修主可控硅觸發電中變壓器5 kB輸出后的RC積分電路、主可控硅G12、G14。經檢查為斷線，主可控硅G12未正常觸發導通，重新連接后，故障排除。

3 總結

XG-500型X光機限時器電路故障表現多樣，會表現為曝光量不足，曝光量過高，甚至會表現為高壓擊穿類似的燒保險，容易和其他電路故障混淆導致誤判，只有熟悉操作，了解設備工作流程，熟悉各部分工作原理，遇到故障才能少走彎路。

[1]黎式堂.醫用X射線機原理與維修[M].南寧:廣西科學技術出版社.

[2]王溶泉.醫用大型X線機系統[M].北京:人民軍醫出版社,1995.

[3]梁振生.X線機構造及維修[M].濟南:山東科學技術出版社,1991: 174.

[4]于廣浩,李蓮娣,徐建忠.北京萬東X線機故障維修三例[J].中國醫療設備,2013,28(6):126-127.

[5]王付生.XG500 X線機主要電路分析及故障解決[J].中國醫療設備,2014,29(3):138-139.

[6]朱金龍.X線機等三種醫療設備故障維修實例[J].醫學信息,2015,z3:381-382.

Circuit Analysis and Troubleshooting of XG500 Time Limiter for X-ray Generators

LU Bao-yun
Department of Equipment,People’s Hospital of Lincang,Lincang Yunnan 677000,China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.04.052

1674-1633(2016)04-0167-03

2015-06-03

2015-12-25

作者郵箱：906657821@qq.com