آموزش تعمیر تجهیزات پزشکی در مشهد

خدمات تعمیر انواع پاور تجهیزات پزشکی و ماینر در مشهد

برای دسترسی به فیلمهای آموزشی میتوانید  اینجا کلیک کنید.

آموزش تعمیر انواع منبع تغذیه (پاور) تجهیزات پزشکی و ماینر

مقدمه:

از آنجا که سیستمهای پاور در تجهیزات پزشکی و کامپیوترها و ماینرها مشابه یکدیگر بوده لذا این مطلب بطور کامل برای تمامی پاورها (بردهای تغذیه ) مشابه بوده و می توان از آن در تعمیرات این بخش از دستگاهها استفاده نمود.

علت مشابهت این مورد در تجهیزات و ماینرها به دلیل استفاده از منابع تغذیه سوئیچنگ بطور مشترک در این تجهیزات بوده که امروزه کاربرد فراوانی پیدا کرده اند و بطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.

در قدیم ، تجهیزات پزشکی معمولا از پاورهای خطی بهره می بردند که امروزه با توجه به کارآمد تر شدن منابع تغذیه سوئیچینگ جای خود را به اینگونه منابع داده اند.

تفاوت منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ:

برای ثابت نگه داشتن ولتاژ مستقیم در خروجی یك منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج می باشد. منبع تغذیه سوئیچینگ یك واحد تغذیه توان است كه به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام می دهد. در روش رگولاتور خطی از ترانس و المانهای یكسو كننده جریان و فیلتر استفاده می شود. تلفات بالا و بازدهی پائین و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و کیفیت دلخواه در خروجی، مشکلات منبع تغذیه خطی می باشند. سه عامل اصلی در تفاوت این دو روش عبارتند از فركانس کار ترانسها در روش خطی 50 تا 60 هرتز است. ترانس های فرکانس پایین، اندازه و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل استفاده از فركانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ترانسها به میزان قابل توجهی كاهش یافته و درنتیجه اندازه منبع تغذیه سوئیچینگ کوچکتر است. راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی است. یك منبع خطی با تلف كردن توان، خروجی را رگوله یا یکسو می كند، ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیكل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی كنترل می شود. با یك طراحی خوب در روش سوئیچینگ می توان به حدود 90درصد بازدهی دست یافت. در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بدلیل وجود فرکانس بالا، بحث نویز و اثرهای ناخواسته الكترومغناطیسی بسیار مهم بوده و برای حذف آنها از فیلتر ای.ام.آی و اتصالات آر.اف استفاده می شود. طراحی منبع تغذیه خطی بسیار ساده بوده و اثرات نویز در خروجی بسیار کمتر است.( برگرفته از سایت.bornika.ir)

با توجه به اینکه امروزه حذف نویز در منابع تغذیه سوئیچینگ به نحوه مطلوبی انجام می شود لذا کاربرد این منابع در تجهیزات پزشکی گستردگی بیشتری پیدا نموده است.

 یک نمونه منبع تغذیه خطی

شماتیک مداری منبع تغذیه خطی

همانطور که در شماتیک مدار دیده می شود پس از کاهش ولتاژ برق شهر توسط ترانسفورماتور ابتدا ولتاژ AC توسط پل دیودی یکسو میشود و به یک شکل موج DC دار تبدیل می شود.پلهای دیودی میتواند بصورت 4 دیود مجزا و یا یک پک قرار گرفته باشد.(مطابق شکل)

برای صاف کردن این شکل موج از یک خازن با ظرفیت بالا استفاده می شود که به آن خازن صافی گفته می شود. این خازن از لحاظ اندازه بزرگترین اندازه را در برد پاور دارد. سپس برای تثبیت بیشتر ولتاژ DC آن را به یک رگولاتور داده و از خروجی آن برای تغذیه مدار استفاده می شود.رگولاتورها معمولا دارای هیت سینک(گرما خور) هستند تا از گرم شدن و سوختن رگولاتور جلوگیری  بعمل آید.

برد منبع تغذیه سوئیچینگ

منابع تغذیه سوئیچینگ( Switched-mode power supply, SMPS)، یک منبع تغذیهٔ الکترونیکی است که شامل یک تنظیم‌کنندهٔ جریان برای داشتن کارایی خیلی بالا در هنگام تغییر توان  الکتریکی است.منابع تغذیه سوئیچینگ یا SMPSها به جای منابع تغذیه AC به DC خطی   به کار می‌روند و مصرف توان، تولید گرما و اندازه و وزن مدار را کاهش می‌دهند. امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ در کامپیوترها، ماینرها، تلویزیون‌ها، درایو موتورهای DC و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.

طبق تعریف، یک منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) نوعی منبع تغذیه است که از روش‌های سوئیچینگ مبتنی بر نیمه‌هادی برای رسیدن به ولتاژ خروجی مطلوب استفاده می‌کند. یک مبدل سوئیچینگ پایه از یک بخش سوئیچینگ توان و یک مدار کنترل تشکیل شده است. بخش سوئیچینگ توان، تبدیل توان را از ولتاژ ورودی  $$V_{\text{IN}}$$ مدار به ولتاژ خروجی $$V_{\text{OUT}}$$ انجام می‌دهد که فیلتر خروجی نیز دارد.

مزیت اصلی منبع تغذیه سوئیچینگ بازده بالاتر آن در مقایسه با رگولاتورهای خطی استاندارد است. عنصر اصلی در رسیدن به این بازده یک ترانزیستور (یا MOSFET) است که بین دو وضعیت اشباع (ON) و قطع (OFF) سوئیچ می‌کند و موجب اتلاف توان کمتری می‌شود. وقتی ترانزیستور سوئیچینگ کاملاً ON باشد و جریان را هدایت کند، افت ولتاژ آن حداقل خواهد بود و هنگامی که کاملاً OFF شود جریانی از آن عبور نخواهد کرد. بنابراین، ترانزیستور شبیه یک سوئیچ یا کلید ایده‌آل عمل می‌کند.

رگولاتور سوئیچینگ باک

مبدل باک یک مدار منبع تغذیه سوئیچینگ است که برای کاهش ولتاژ ورودی بدون تغییر پلاریته آن طراحی شده است. به عبارت دیگر، رگولاتور سوئیچینگ باک یک مدار کاهنده ولتاژ است که برای مثال، ولتاژ‌ 12+ ولت را به ولتاژ 5+ ولت تبدیل می‌کند.

رگولاتور باک یک مبدل DC به DC و یکی از ساده‌ترین و البته محبوب‌ترین رگولاتورهای سوئیچینگ است. در مدار این مبدل، مطابق شکل زیر یک ترانزیستور یا ماسفت یا  IGBT قدرت وجود دارد.

همان‌طور که در مدار شکل بالا می‌بینیم، در مبدل باک ترانزیستور سری $${\text{TR}}_1$$ وجود دارد که وظیفه آن کنترل ولتاژ خروجی است. مبدل باک، بسته به اینکه ترانزیستور سوئیچینگ $${\text{TR}}_1$$ روشن یا خاموش باشد، دو وضعیت عملکرد دارد. وقتی ترانزیستور بایاس ON باشد، دیود $${\text{D}}_1$$ بایاس معکوس شده و ولتاژ ورودی $$V_{\text{IN}}$$ سبب برقراری جریان در سیم‌پیچ سلف شده و از طریق آن خازن متصل به بار را شارژ می‌کند. وقتی جریان از سلف می‌گذرد، یک نیروی محرکه الکتریکی معکوس (Back-EMF) تولید می‌کند که طبق قانون فارادی تا زمانی که به یک حالت ماندگار برسد با عبور جریان مخالف است.

هنگامی که ترانزیستور خاموش می‌شود، ولتاژ ورودی مدار امیتر برای لحظه‌ای قطع خواهد شد و سبب می‌شود میدان مغناطیسی حول سلف با یک ولتاژ‌ معکوس کاهش یابد. این ولتاژ معکوس باعث می‌شود  دیود بایاس مستقیم شده و انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی سلف سبب ادامه عبور جریان در جهت قبلی خواهد شد. این جریان، بار را تغذیه می‌کند و از طریق دیود به سلف بر می‌گردد.

در این حالت، تا زمانی که ترانزیستور به وضعیت هدایت برگردد، سلف، مانند یک منبع، بار را تغذیه می‌کند. همزمان، خازن نیز تخلیه می‌شود و جریان بار را تأمین خواهد کرد. ترکیب سلف و خازن یک فیلتر LC را تشکیل می‌دهد که ریپل خروجی ایجاد شده توسط سوئیچینگ ترانزیستور را حذف می‌کند.

بنابراین، وقتی ترانزیستور هدایت کند، جریان از منبع کشیده می‌شود و هنگامی که هدایت نکند، جریان توسط سلف تأمین خواهد شد. توجه کنید که جریان گذرنده از سلف باید همواره در یک جهت باشد.

از آن‌جایی که ترانزیستور به طور مداوم خاموش و روشن می‌شود، مقدار ولتاژ‌ خروجی میانگین آن را می‌توان با استفاده از پارامتری به نام «سیکل وظیفه» (Duty Cycle) یا سیکل کاری تعیین کرد. سیکل وظیفه برابر است با نسبت زمان هدایت ترانزیستور به مجموع زمان هدایت و قطع آن. اگر $$V_{\text{IN}}$$

ولتاژ ورودی باشد و مدت زمان روشن و خاموش بودن ترانزیستور به ترتیب، $$t_{\text{ON}}$$ و $$t_{\text{OFF}}$$ باشند، ولتاژ‌ خروجی مبدل باک به صورت زیر قابل بیان است:

با استفاده از تعریف سیکل کاری می‌توان ولتاژ خروجی را به صورت زیر نوشت:

بنابراین، هرچه سیکل کاری زیاد شود، ولتاژ خروجی DC میانگین منبع تغذیه سوئیچینگ نیز افزایش می‌یابد. با توجه به رابطه اخیر می‌توان دید که ولتاژ خروجی همواره از ولتاژ ورودی کوچکتر است؛ زیرا سیکل کاری همواره در مقداری کوچکتر از یک قرار دارد.

یکی از مزایای مبدل باک این است که ترکیب سلف و خازن آن سبب فیلترسازی مناسب جریان خواهد شد. در حالت ایده‌آل، مبدل باک باید در مُد سوئیچینگ پیوسته کار کند و جریان سلف هیچ‌گاه صفر نشود. اگر عناصر مدار ایده‌آل باشند، در وضعیت ON‌ سوئیچ افت ولتاژ صفر خواهد بود و بازدهی مبدل باک صد درصد است.

رگولاتور سوئیچینگ بوست

مبدل یا رگولاتور سوئیچینگ بوست نوع دیگری از منبع تغذیه سوئیچینگ است که عملکرد آن مشابه مبدل باک است، با این تفاوت که ولتاژ خروجی آن بزرگتر از ولتاژ ورودی بوده و پلاریته ولتاژ‌ ورودی را تغییر نمی‌دهد. به عبارت دیگر، مبدل بوست یک مدار رگولاتور افزاینده ولتاژ‌ است که برای مثال ولتاژ 5+ ولت ورودی را به 12+ ولت در خروجی تبدیل می‌کند.

در قسمت قبل درباره مبدل باک دیدیم که در مدار آن یک ترانزیستور به به صورت سری با ورودی قرار می‌گیرد. اما در مبدل بوست از یک ترانزیستور سوئیچینگ موازی برای کنترل ولتاژ‌ خروجی مدار استفاده می‌شود. از آن‌جایی که ترانزیستور به صورت موازی با خروجی در مدار مبدل تعبیه شده است، انرژی الکتریکی وقتی از سلف به خروجی منتقل می‌شود که ترانزیستور خاموش یا OFF‌ باشد.

شکل زیر مدار مبدل بوست را نشان می‌دهد.

در مدار مبدل بوست شکل بالا وقتی ترانزیستور کاملاً ON باشد، انرژی الکتریکی از منبع $$V_{\text{IN}}$$ به سلف منتقل می‌شود و از طریق ترانزیستور به منبع باز می‌گردد. در نتیجه، هیچ بخشی از جریان به بار منتقل نمی‌شود؛ زیرا در این حالت ترانزیستور اشباع شده و مانند یک اتصال کوتاه عمل می‌کند. بنابراین، جریان گذرنده از سلف زیاد می‌شود؛ زیرا یک مسیر داخلی کوتاه‌تر برای بازگشت جریان آن به منبع وجود دارد. در همین حال، دیود بایاس معکوس می‌شود، زیرا آند آن به دلیل هدایت ترانزیستور زمین شده است. در نتیجه خازن در بار تخلیه می‌شود.

وقتی ترانزیستور کاملاً OFF‌ شود، منبع ورودی از طریق سلف و دیود سری به خروجی وصل می‌شود. از آن‌جایی که در این حالت میدان سلف کاهش می‌یابد، انرژی ذخیره شده آن از طریق دیودی که اکنون بایاس مستقیم است و هدایت می‌کند به خروجی انتقال می‌یابد. در نتیجه، ولتاژ‌ القایی سلف $$L_1$$ معکوس شده و با ولتاژ ورودی جمع می‌شود. در نتیجه، ولتاژ خروجی برابر با $$V_{\text{IN}}+V_{\text{L}}$$ خواهد بود.

جریان خازن خروجی $$C_1$$ که برای تغذیه بار از آن استفاده می‌شود، اکنون از منبع و از طریق دیود به آن بر می‌گردد. جریانی که خازن را تغذیه می‌کند همان جریان گذرنده از دیود است و از آن‌جایی که وضعیت دیود همواره بین بایاس معکوس و مستقیم تغییر می‌کند، جریانی تغذیه کننده خازن همواره قطع و وصل می‌شود. در نتیجه، خازن خروجی باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند ولتاژ خروجی را هموار کند.

ولتاژ القایی سلف $$L_1$$ به ولتاژ منبع افزوده شده و موجب عبور جریان از سلف به بار می‌گردد. ولتاژ خروجی مبدل بوست با رابطه زیر محاسبه می‌شود:

مشابه مبدل باک، ولتاژ خروجی مبدل بوست به ولتاژ ورودی و سیکل وظیفه بستگی دارد. بنابراین، با کنترل سیکل وظیفه تنظیم خروجی امکان پذیر خواهد بود. همان‌طور که می‌بینیم، اندازه ولتاژ خروجی مستقل از مقدار سلف، جریان بار و خازن خروجی است.

مبدل‌های بوست معمولاً در مدارهای خازنی مانند شارژ باتری، فلاش دوربین و… به کار می‌روند، زیرا وقتی سوئیج بسته است، خازن همه جریان بار را تأمین می‌کند.

رگولاتور سوئیچینگ باک-بوست

رگولاتور سوئیچینگ باک-بوست ترکیبی از مبدل باک و بوست است که ولتاژ‌ خروجی آن معکوس (منفی) ولتاژ ورودی است و از نظر اندازه می‌تواند بزرگتر یا کوچکتر از آن باشد. مدار پایه یک منبع تغذیه سوئیچینگ مطابق شکل زیر است.

وقتی ترانزیستور $${\text{TR}}_1$$ کاملاً روشن می‌شود، ولتاژ سلف برابر با ولتاژ منبع تغذیه ورودی خواهد بود. در این حالت، جریانی از بار خروجی عبور نخواهد کرد، زیرا دیود $${\text{D}}_1$$ بایاس معکوس شده است. هنگامی که ترانزیستور کاملاً خاموش گردد، دیود بایاس مستقیم شده و انرژی که قبلاً در سلف ذخیره شده بود به بار منتقل می‌شود.

به عبارت دیگر، وقتی ترانزیستور ON باشد، انرژی از منبع DC به بار منتقل می‌شود و وقتی OFF شود انرژی سلف به بار منتقل خواهد شد. بنابراین، در حالتی که ترانزیستور OFF است، ولتاژ بار برابر با ولتاژ سلف خواهد بود. در نتیجه، ولتاژ‌ خروجی معکوس می‌تواند بزرگتر یا کوچکتر و یا مساوی با اندازه ولتاژ‌ منبع DC ورودی باشد. برای مثال، یک مبدل باک-بوست مثبت به منفی می‌تواند مثلاً ۵ ولت را به 12- ولت و یا ۱۲ ولت را به 5- ولت تبدیل کند.

ولتاژ خروجی حالت ماندگار رگولاتور سوئیچینگ باک-بوست به صورت زیر محاسبه می‌شود:

نام این مبدل هم از این موضوع بر می‌آید که اندازه ولتاژ‌ خروجی آن می‌تواند بزرگتر (مانند مبدل بوست) یا کوچکتر (مانند مبدل باک) از اندازه ولتاژ منبع ورودی باشد. البته پلاریته ولتاژ خروجی برعکس پلاریته ولتاژ ورودی است.[برگرفته از سایت www.faradars.org]

مقایسه منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ

[supsystic-tables id=1]

[برگرفته از سایت www.wikipedia.org]

ایرادات شایع و عیب یابی منابع تغذیه و نحوه برطرف کردن آنها

عیب یابی و تعمیر منبع تغذیه خطی

1- درصورتیکه منبع تغذیه هیچ خروجی نداشته باشد: ایراد معمولا در سیم پاور یا کلید Power می تواند باشد که با استفاده از مد بیزر مولتی متر می توان آنها را تست نمود. برای تعمیر آن میتوان سیم را از محل خرابی لحیم نموده و سپس آنرا با چسب برق پوشاند. اما در صورت خرابی کلید می بایست آنرا تعویض نمود.

2- ایراد بعدی مربوط به سوختن فیوز ورودی است که معمولا روی برد پاور قرار میگیرد.اما در برخی تجهیزات این فیوزها داخل سوکت ورودی برق شهر یا کابل پاور قرار دارد.برای تعمیر فیوز می بایست فیوز را با فیوز مشابه با همان مشخصات تعویض کرد.دقت کنید زود ذوب بودن یا دیر ذوب بودن فیوز رعایت شود.در مواقع اضطراری برای تعمیر میتوانید از یک سیم نازک(در حد قطر مو) بجای فیوز استفاده کنید.

2- اگر پس از تعویض فیوز و روشن کردن دستگاه مجددا فیوز بسوزد(یا دستگاه جرقه بزند): در اینحالت معمولا وریستورهای ورودی پاور سوخته که برای تعمیر می بایست آنها را تعویض نمود.وریستور را نیز می توان با استفاده از مد بیزر دستگاه مولتی متر تست نمود در حالتی که وریستور سوخته باشد معمولا صدای بوق از دستگاه شنیده می شود.لازم به ذکر است که وریستور محافظ ولتاژی بوده و فیوز محافظ جریانی در مدارات می باشند.در مواقع اضطراری و در صورت موجود نبودن وریستور می توانید وریستور را ازمدار حذف نمایید.در اینحالت مدار به درستی به کار خود ادامه میدهد.

• در صورتیکه وریستور موجود نداشتید حذف وریستور از مدار می تواند مدار را راه اندازی کند ولی بهتر است مدار را با وریستور مشابه و پس از جایگذاری آن راه اندازی کنید.

3- موارد بالا سالم هستند ولی باز هم پاور دستگاه خروجی ندارد:در اینحالت می بایست ترانسفورماتور ورودی دستگاه را چک کنیم.برای اینکار می توان از مد اهم مولتی متر استفاده کرد.در صورتیکه سیم پیچهای اولیه و ثانویه سالم باشند معمولا یک مقدار اهمی کمتر از 1000 اهم را روی دستگاه مشاهده خواهید کرد.

• میتوان برای اطمینان بیشتر هنگامی که دستگاه به برق متصل است نیز ورودی و خروجی ترانس را چک کرد که در اینحالت می باید از مد اندازه گیری ولتاژ AC (متناوب) استفاده کنیم. در اولیه ترانسفورماتور ولتاژ 220 ولت یا مقداری نزدیک آنرا مشاهده می کنید و در ثانویه ولتاژ 12 ولت یا 24 ولت را می توانید ببینید.البته در ترانسفورماتورهای چند سر هر سر ثانویه ولتاژ جداگانه ایی تولید میکند که مقادیر آن با مقادیر گفته شده می تواند متفاوت باشد.

در شکل زیر یک برد منبع تغذیه خطی که مربوط به دستگاه کپنوگراف میشود دیده می شود.قسمتهای مختلف شامل فیوزها – ترانس کاهنده ورودی و پل دیودی در شکل دیده میشود.دقت کنید همیشه فیوزهای ورودی ممکن است براحتی در دسترس نباشند و دیده نشوند.

برد منبع تغذیه کپنوگراف

منبع تغذیه (پاور) سوئیچینگ

خرابیهای منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع تغذیه خطی متفاوت است.از آنجا که مدارات این پاور ها دارای پیچیدگی بیشتری می باشد لذا تعمیر آنها نیز وقت و ظرافت بیشتری را طلب می کند.

1- در اینگونه منابع تغذیه نیز اولین موردی که می بایست چک و بررسی شود فیوز ورودی دستگاه یا برد است که اینکار را می توان با استفاده از مد بیزر دستگاه مولتی متر انجام داد.دقت کنید در اکثر مواقع سوختن فیوز بطور بصری قابل مشاهده است و نیازی به استفاده از مد بیزر مولتی متر نیست.اما برای اطمینان کامل از صحت دیود استفاده از مد بیزر برای تست فیوز الزامی است.که این مورد در شکل زیر به وضوح دیده میشود.

نحوه چک کردن فیوز

2- مرحله بعد چک کردن وریستورها است.وریستور (VDR) دو پایه دارد و از لحاظ شکل ظاهری شبیه به خازنهای سرامیکی است .در حالت سالم این قطعه هیچ امپدانسی ندارد ولی در صورتی که معیوب شود دارای مقاومت با مقادیر متفاوت می شود.

3- مرحله نوبت به تست پل دیودی و بطور کلی دیودهای مدار تغذیه است.دقت کنید هنگام تست دیودهای شاتکی و سرعت بالا تستر دیودی عدد کمتری را نشان میدهد و این دلیل بر سوخته بودن آن دیودها نیست.

در تست دیودی دیودهایی که عددی نزدیک به صفر یا کمتر از 0.1  ولت را نشان دهند را سوخته در نظر میگیریم.دیودهایی که در بایاس مستقیم عددی بالاتر از 0.3V را داشته باشند و در بایاس معکوس عددی بزرگتر یا OL (مدار باز یا Open Loop) را نشان  دهند سالم هستند.

خرابیهای منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع تغذیه خطی متفاوت است.از آنجا که مدارات این پاور ها دارای پیچیدگی بیشتری می باشد لذا تعمیر آنها نیز وقت و ظرافت بیشتری را طلب می کند.همچنین هزینه تعمیر این مدل از منابع تغذیه با توجه به گرانتر بودن قطعات آنها بالاتر است.

در شکل زیر یک نمونه منبع تغذیه سوئیچنگ که مربوط به مانیتور سامسونگ است دیده میشود.که قسمتهای مختلف منبع تغذیه سوئیچینگ در آن دیده میشود.

خدمات تعمیرات تخصصی انواع پاور  ماینر بیت مین (Bitmin) ، آنت ماینر(Antminer) ، لیانلی(Lian Li) بیت کوین در مشهد

مشخصات فنی منبع تغذیه دستگاه ماینینگ بیت مین APW7

• ابعاد : 62*110*206 میلیمتر
• وزن : 2 کیلوگرم
• سطح نویز : 43 دسی بل
• ولتاژ ورودی : 110 تا 264 ولت AC
• فرکانس : 47 تا 63 هرتز
• توان پاور در ولتاژ 110 ولت : 1000 وات با شدت جریان 83.3 آمپر
• توان پاور در ولتاژ 220 ولت : 1800 وات با شدت جریان 150 آمپر
• ویژگی های حفاظتی : محافظت در برابر اتصال کوتاه، شدت جریان بالا، دمای بالا

آموزش تعمیر تجهیزات پزشکی در مشهد

شماره تماس:09367222729