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ICP-MS 7500电源修复小结（真空泵不启动）

童心老叟

2020/11/28

私聊

ICP-MS

近日事儿少，对前年（2018年）维修的ICP电源作一小结。

实验室老师报修ICP -MS7500故障。

故障现象：主机上电运行操作软件后，机械真空泵不起机，系统运行中断。售后工程师提示两点：一、真空泵故障；二、电源故障。

实验室老师问：“能修吗？几年前已经报废了一台电源，这又坏了，成本忒高！”

我说：“试试吧，没什么太大把握。容我一段时间吧。之前报废的还在。”

一、初步检查

现场检测：查看真空泵的铭牌，供电电源为220V。将真空泵脱离主机，另接市电220V，真空泵可以启动没有问题。

继而检测主电源背部的控制真空泵开关及输出接口，当开关RPO K及RP K闭合状态，真空泵电源的输出接口（插座）RPO和RP均无输出220V。

拆解电源的输入输出连接线，将电源与ICP主机分离。好大一个铁箱子，挺沉！

首先查看此电源的标签标识，

整理表格如下：

电源输入	AC220V/24A	LEVEL 1
电源输出 9组	AC220V/5A 2组	LEVEL 1
	DC +5.2V/3.5A	LEVEL 3
	DC +15A/0.8A	LEVEL 3
	DC -15V/0.8A	LEVEL 3
	DC +24V/4.5A	LEVEL 3
	DC +48v/3.5A	LEVEL 3
	DC +48V/50A	LEVEL 3
	DC +75V/1.5A	LEVEL 3

注：LEVEL为抗电磁干扰（EMC）等级，欧盟标准。当电源的要求比较高的时候需要将此指标标注。

之前拿回报废的7500的电源，原打算修复或者拆件使用。当时拆壳看了一下挺复杂，修它会很耗费时间，同时感觉能力欠缺，也不知道有没有用，就放下了没抠它。此次又坏了一台且型号相同。想想，研究研究它或许会有些价值，决定开工。

将的电源箱壳打开，映入眼帘的是两大块PCB板，其上还竖着众多的小PCB。其上绝大多数的元器件都是贴片元件，仅凭肉眼根本看不清，太复杂了！
直观PCB表面看不清故障症结在哪里，没有发现明显烧坏的痕迹。

由于是真空泵电源没有输出，首先检查了与此相关的电路部分。其中主电路外围的空气开关、继电器、启动开关、插座…….都没发现问题。这就麻烦了，问题出在主电路的PCB上！

二、解剖绘图：

拆掉机箱的上盖，在机箱后板（面向ICP背部）上安装了空气开关（IELH--11-1-62RF-45A）、继电器（AHE1275）、真空泵控制继电开关（SER-F-1REG）及电源插座（2个）。常用的启动开关装在前板（ICP内部）上。另外，在前后板上各装了两个散热风扇（109P1212H402）；从初步检查这些元器件，没发现问题。

机箱内分上下两层，安装了两个大的主板：其中主板AD1上除了板上元件之外，还竖着焊了了7个模块，AD4、AD5、AD6(3个)、AD8、AD9；主板AD2上也竖着焊了3个模块，AD7、AD10、AD11。另外还有2个独立模块：AD12用连接件将主板1、2连接起来；机箱前板上安装了AD3。

为搞通整机电源电路原理的情况，逐一将所有的模块全部焊接拆解下来。借助体视显微镜（为此还在显微镜物镜上加了LED环形照明），把模块分别绘制印制板图和原理图。还好，这些PCB板都是双层板，若是其中有一块多层板，我也只能放弃了。这个过程耗时两月有余。

大小PCB共计12个功能模块，绘制了大小图纸28张。其中，印制板图12张，原理图A2幅面5张，A3幅面2张，A4幅面7张。为了读图方便，还对个别模块原理图进行了分解绘制或者简化。

模块序号	功能定义	原理图纸幅面
AD1	主板1 PCB尺寸435*364mm	A2
AD2	主板2 PCB尺寸 434*312mm	A2
AD3	输出接口模块	A4
AD4	分部控制模块	A2
AD5	PFC模块	A2
AD6	脉宽调制模块	A4*3
AD7	RF48V脉宽调制+过流保护+均流模块	A3
AD8	±5V、±15V模块	A3
AD9	+75V模块	A4
AD10	+24V脉宽调制模块	A4
AD11	QP48V脉宽调制模块	A2
AD12	PFC调整+输出电压调整模块	A4

注：PFC功率因数校正

据此，整理成电路系统原理框图（框图）

图片上传没反应了！！！
哦，PNG格式不支持。

三、故障电路分析及修复：

这里不进行此电源的整体分析，只针对故障所涉及到的电路进行解剖。根据故障现象，重点检查了AD12、AD1、AD3、AD4，AD8等模块。

电源设计者将AD12单摆浮搁，独立在侧表面。此为连接AD1和AD2的连接板，其上标注了若干主要参数测试点，方便整机调试和维修检测。

在AD12上测量了几个主要的输出电压（+5、+12、+75等）参数，其中+5V电压有异，其他正常。由此寻迹导出如下结果：

AD1为AD4提供+12V和+5V电压，由AD4控制输出信号，控制真空泵的继电开关（这继电开关有些讲究，外观像似普通板把开关，但其中还附加了继电器，引脚是5个端子。虽然板把已经推上去了，但内部触点并未闭合，只有将外部电压夹持到继电器上，主触点才能闭合）。

但AD4的输出电压偏低，仅仅零点几伏，根本不足以推动继电开关。

到此，回归头来查AD1为继电器的供电+12V电源输出正常，但+5V没有。最后发现，在AD1中的+5V电路部分的整流管开路，引起+5V电源无输出。这样PR和PRO驱动的NMOS管都不能导通，所以真空泵不能得电。

问题找到更换元件之后，将各个部分复原，再进行整机测试，又发现问题了。

整机电源上电闭合继电开关，真空泵插座依然没有市电220V输出，而且QP48V和RF48V也没有。再次查找这两个48V电路，发现依然由AD4控制。

在AD4中有 5个电压比较器LM339芯片，其中两组为QP48和RF48的采样信号，当AD4不正常时，这两组电压也是不正常的。

从原理图上推断，AD4中RP和RPO驱动的输入端CN31-2及CN31-1应该置于低电平，各自的NMOS管才能导通驱动继电器RL2、RL3。于是做个试验，用短路线人为将此二端接入低电平。继电器RL2、RL3均能吸合，说明真空泵应该得电了。经测量真空泵插座均有输出AC220V了。

那么，将QP48和RF48的输入端也接入低电平如何？经试验后测量这两组电压也正常了。

将电源整机完全复原后装入ICP主机，几个电源输出接口通过电缆接入前面板的板子上，接口如图。

通讯电缆接入主机背部端口SERIALA。上电后，开机运行软件，仍然不能工作，真空泵仍然不转！

再次读图才明白，此电源只有收到上位机发出指令，才能正常开启。当电源脱机（离开ICP主机）时，电源是不能正常工作的。此电源与主机（上位机）的通讯端口为CN14（箱壳标记P101）。

这样，只好尝试推断上位机的原理。打开ICP主机右侧的扣板，其中有两块板：通讯板、高压板。那可真叫眼花缭乱，更是一头雾水。若是将这几块板子原理图都搞出来，工程浩大不说，时间也耗不起。只好到此为止。

是，请实验室老师与代理商工程师联系，请他们提供支持。我将维修过程及目前的状况写了详细说明，但结果很不理想。因无相关资料也得不到厂商支持（电话咨多次）均无结果。

我已经将电源修复了，后续工作由ICP售后工程师来做吧，在那个领域，毕竟他们更专业。

之后，又将另一台电源修复了，故障原因是AD5（PFC模块）损坏，导致整机无输出，在此不叙。

汇报之后，过了一段时间，实验室领导请了售后服务的工程师上门，将我修复后的电源装上，经他们调试后此机（ICP）运行正常。听说之后我很高兴，没白下功夫，小小的成就感。

四、后记：

俗话说：只要功夫深铁杵磨成针，修这个电源比磨铁杵难度大多了！查不到任何ICP电源方面的资料，等于是赤手空拳上战场。所以，日常积累资料是非常必要的，所谓磨刀十年功，砍柴几分钟。为了修这个电源，将ICP的原理都又学习了一遍，了解它的结构，看看部件需要几伏的电压，电流是多大的，工作流程是怎样的……。

通过整理此高端电源的原理图，还了解了很多之前没接触到的电路知识，收获颇丰。

比如，PFC（功率因数校正）芯片UC3854，在普通的仪器设备中很少见到；PWM（脉宽调制）芯片，常见的是TL494等，而这里在不同的模块上却用了三种芯片MB3759(TL494)、HA16120、FA5511；为了增加电源的输出功率采用了并联均压技术……。

还有些元器件标识不清或者太简略，这些查不到资料的，只能画出图，再根据其外周元件推断它到底是什么。比如元件封装为SOT89，其上丝印为“93”，PCB板上印字为“M11A”。画出图才推断出它是基准电压芯片，类似TL431。大概元件生产厂商不同，各自的标识也不同。此类情况大概有4~5处之多。在画出的原理图中，这些位置都做了标记，万一以后能查到它的资料呢！

为了搞通原理，查阅了大量资料，好在目前网络发达，许多问题都有解。这也是耗时长的主要原因。比如并联均压电路的原理，仅此一项查资料竟花费了四五天时间。

用这种方式搞维修，对于代理商或售后工程师来说是得不偿失的。他们的工作方式大多是更换整个部件，好一点的更换故障单元板。若是像我一样抠PCB、绘原理图、再分析电路，怕是连裤子也穿不上了。当然他们手里的资料肯定比我们多的多，也许用不到这样费劲。

我知道这个论坛的参与者绝大多数都是实验室的老师，只是使用仪器，极少涉及维修工作。此贴发在这里似乎有些文不对题。

不过，发布这个帖子，并非炫耀，也没有回报的奢求，只是为了给同道们一些参考借鉴。

还是那句话：予人玫瑰手有余香。万一有哪位借此解决一些实际问题，为本单位节省一些资金，也是好的。抛砖引玉在此，欢迎指正并讨论，拍砖也无妨。

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私聊

JOE HUI

第1楼2020/11/29

应助达人

专业，给老师点赞

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zyl3367898

第2楼2020/11/29

应助达人

动手能力很强，电路知识也很强大

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私聊

童心老叟

第3楼2020/11/29

应助达人

系统框图发不上去！为什么？

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私聊

杜ZY

第4楼2020/11/29

老师可以整理成PDF 然后贴个附件

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私聊

童心老叟

第5楼2020/11/29

应助达人

嗯，明白了。

这帖子挺长，其实有用的内容并不多（对真正感兴趣的人来说）。

为了资料完整，对有用的人由参考价值，把系统框图的PDF做附件发上去。

（帖子正文部分，图片的分辨率太低，看不清楚）
杜ZY(Ins_528e0251) 发表:老师可以整理成PDF 然后贴个附件

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童心老叟

第6楼2020/11/29

应助达人

在主贴和后面的回复中都点击左下角的“上传附件”，怎么都看不见“附件”呢？
杜ZY(Ins_528e0251) 发表:老师可以整理成PDF 然后贴个附件

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私聊

童心老叟

第7楼2020/11/29

应助达人

童心老叟(v3089946) 发表: 在主贴和后面的回复中都点击左下角的“上传附件”，进度条显示完成之后，在主贴和回复贴中，怎么都看不见“附件”呢？

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tang566

第8楼2020/11/30

应助达人

很赞的原创作品！

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timstoicpms

第9楼2020/11/30

首先，给楼主点赞！

其次，厂家维修工程师手里的资料也只是教你诊断、拆/装整块板卡，同样也没有电路图。

一体式更换板卡，虽然省事，对于中国用户而言费用较难接受。

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tuxlin

第10楼2020/11/30

应助达人

我们单位7500的这个电源也坏过，故障现象是真空正常，但点火就没有电压输出。当时是找了一位电路维修工程师，也是他自己将电路图画出来后，再找到电路上的一个小电阻烧了，更换后就恢复正常了。看到楼主画的图，有那么一点熟悉的味道。给楼主点赞！

看机械泵上的灰尘，仪器可能是放在普通实验室里吧。