ZF920手术无影灯电路剖析及改进

　　上海产ZF920型手术无影灯根据实物描绘并剖析部分电路原理图如上图所示，供参考。
　　
　　在上图中．市电经变压器隔离输出AC29V（主电源）和AC21V（辅助电源）分别给无影灯灯泡和控制电路供电。其中21V-路经T1整流R1限流，T2限幅后得到约l5V脉动直流作为脉冲产生电路的工作电源和同步信号源：以单结晶体管T(BB3CJ)为核心构建张弛振荡器电路，以产生可控硅的触发脉冲信号；由IC3可编程定时集成电路CD4541构建开机延时软启动电路。由于IC3接成单周期自动模式，因其⑨脚接地，开机时其⑧脚输出为0，三极管T7截止，继电器J1不吸合，其常闭触点接通阻值较大的R4，可控硅的导通角较大，灯泡得到的平均电压比较小，从而保护了灯泡不因为冷态电阻小而在开机瞬间因大电流烧坏。IC3进入延时程序。当延时时间到，IC3⑧脚立即输出高电平，T7饱和导通，儿吸合，其常开触点闭合，R2、R3接入电路，此时，电路进入正常工作状态。
　　
　　调节可调电阻R3可以调节可控硅的导通角从而调节无影灯的亮度。
　　
　　该无影灯还设置了主／副灯自动切换电路，在主灯因故烧坏时，副灯立即自动接入电路工作，以确保手术安全。
　　
　　主灯检测电路由A1等构建，其工作原理为．在主灯正常时，主29V电源经主灯泡灯丝在主可控硅T2极产生一定幅度的交流电压（因可控硅导通具有一定导通角）。
　　
　　经二极管整流，R15、R16分压，C7滤波平滑由R17送到电压比较器A1的反相输入端⑩脚，A1的同相输入端接有参考电压。
　　
　　由于参考电压设置得比反相端低，所以，主灯正常时A1输出低电平，T10截止，继电器J2不吸合，常闭触点接通，触发脉冲输送到主可控硅的G极。一旦主灯烧坏，灯丝断开，主可控硅T2极与地之间没有电压，此时，A1反相输入端输入为0．小于同相输入端电位，A1输出高电平（C极开路），在上拉电阻的作用下，T10得到由v+经R18、R19提供的工作电流而饱和导通，继电器J2得电吸合，接通其常开触点将触发脉冲送入副可控硅的G极，触发副可控硅导通使副灯投入电路发光。与此同时，A1输出高电平还使电压比较器A2的反相输入端电位高于其同相输入端电位，使A2输出低电平．触发由可编程定时器IC4构建的手动循环定时模式的CD4541进入工作模式，产生脉冲信号驱动指示灯闪烁发光提示应及时更换主灯。
　　
　　直流电源电路由三端稳压集成电路7812等构建。因输入电压比较高，由R7、R8先行降压处理，经整流桥T6整流后得到脉动直流再经7812稳压获得12V直流电源供给给各控制电路和继电器电源。使用中7812热度比较大。
　　
　　原电路使用了两片14脚封装的可编程定时LCCD4541和一只14脚封装的四电压比较器LM339，电路相对比较繁杂，此外，用单结晶体管作为可调脉冲产生电路虽然电路简单，存在可调范围相对比较小的不足。分析原电路的功能，分析电路不难看出，故障高发部位为单结晶体管BT33CJ和7812．另外．R5、R6、R7、R8发热亦较大易烧坏。如果BT33CJ烧坏将导致灯不亮；IC3故障会导致开机不延时造成主灯易在开机时过流而烧坏。IC4仅仅作为指示灯驱动电路无关紧要。A1作为主／副灯切换，其烧坏导致主／副灯不能自动切换，所以要对电路加以改进和进一步简化电路。
　　
　　由于该电路延时时间比较短（10秒左右），且不需要精确延时，可以用555时基电路完成开机延时软启动。另外，电路增加一只555时基电路或者LM358双运放对触发脉冲产生电路进行优化。也可以使用一只施密特触发器CD4093完成从主灯检测、延时、触发脉冲的产生等所有功能。
　　
　　至于指示灯驱动电路，原电路使用的可编程定时器仅仅相当于一个受控多谐振荡器，也完全可以用555时基电路或者一体化的闪烁发光二极管直接代替。稳压电路使用7812因为输入电压比较高而发热比较大，考虑到电路不需要精确的电压，可以用简单的稳压二极管完成。为了减少限流电阻的功耗，稳压值选择18V一24V比较合适。相应，继电器选择18V或者24V的继电器。原电路采用继电器触点切换电阻的方法获得软启动电压，改进后的电路采用电阻输出型光耦配合电压跟随器获得平滑无级过渡。使得软启动由原来的二级电压（启动电压和工作电压）．改进为由零工作电压缓慢上升的无级变化电压，使灯泡更加安全。改进后的电路原理图见下图所示。
　　
　　与上图相比，改进后的电路要简洁得多，下图电路使用一片8脚封装的常用易购的双运放LM358完成主灯检测与软启动延时功能：用一只4脚封装的电阻输出型光耦LCR-0202取代一只8脚封装的电磁继电器：用低价易购的红色闪烁发光二极管直接取代原电路的一片CD4541可编程定时集成电路和指示灯。改进后的电路工作原理描述如下：21V辅助电源经整流全桥T1整流后得到100Hz脉动整流电压，一路供给脉冲产生电路同时作为脉冲产生电路的同步脉冲，一路经R2隔离限流C2储能稳压管VZI限幅得到约24V直流电压给继电器和运放供电。主灯检测电路由运放A1以及外围电路完成。运放A2接成电压跟随器，R3、C3为积分电路。开机时，v+电压建立，通过R3对C3进行充电，C3端电压缓慢上升，A2输出电压亦缓慢上升，经R4为光耦输入端提供工作电源，光耦输入端内部发光二极管的输入电流由零缓慢上升，其输出端光敏电阻的阻值由大缓慢变小(由约20MΩ以上缓慢变成约300Ω)，直到C3充电到约V+。C3端电压不再上升，光敏电阻的阻值维持在300Ω左右，完成软启动过程。因光耦的输出端光敏电阻串联在单结晶体管的积分电路中，故可控硅得到的触发脉冲亦受控于A2的输出电压。灯泡得到的平均电压由零缓慢上升到24V工作电压。R4的取值可以在3kn—30kΩ之间，一般取10kΩ比较合适。
　　
　　改进后的电路，完全能达到原电路的功能，且更安全、故障少。

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