氘灯开关电源的研制

2006-05-07 15:49:48来源: 电源技术应用

1 引言

氘灯是用于分光光度计最为理想的紫外光源,其光谱连续,波长190nm~400nm。传统的氘灯电源是线性电源,其特点是特性较稳定,但其缺点却很难克服:其一是难以适应国际民用通用电压,即110V和220V交流输入之间的自动转换;其二是变压器笨重、恒流源损耗较大。开关电源则可避免上述缺点,目前也出现了氘灯的开关电源,但其灯丝、触发、点灯等几组电源是独立的,成本较高,实际应用中,意义不大。本文介绍一种仅用一只开关电源模块组成的氘灯电源,成本较低,性能可靠。

2 氘灯工作过程的分析

氘灯原理如图1所示。氘灯点亮之前需先给灯丝预热,达到预热效果后方可点灯。点灯时需在其阳阴极AK间加上300V以上的瞬态触发电压,然后AK间保持(75±15)V电压,这样氘灯才有可能点亮,发出紫外光,肉眼可见其亮紫色光斑。为维持其光度稳定性和延长氘灯寿命,点亮后需撤除灯丝电压或将其降低到很低的范围之内,触发电压在点灯时仅维持短暂的时间,AK间维持300mA的高精度电流。

3 开关电源

如果以二至三个独立的开关电源组合这些所需的电源,则较为容易,但成本昂贵,电路复杂。现介绍成本低、性能可靠的氘灯开关电源。

该电源采用单端自激式开关电源,变压器次级提供灯丝交流电压、触发高压、阳极电压及+12V操作电压,其示意图见图2。

为确保各路电压能按起动顺序供电给氘灯,而采用高可靠性的军品继电器,由逻辑电路控制。

点灯时首先K1、K2、K3闭合(K2处于电容C充电位置),灯丝和阳极加上电压,灯丝电压为(2.5~3.0)V,交直流均可,电流在4A左右,灯丝预热(6~8)s或更长的时间。预热结束时触发电路工作,即K2切换使电容C放电,电容的电能在短时间内叠加到氘灯阳极上,同时K1断开,灯线电压撤除,这时氘灯处于热态并在触发电压及阳极电压作用下被点亮。通常氘灯需工作在光度极其恒定的情况下,才有价值,为了控制较精确的工作电流而使用一高精度、低漂移的比例积分PI电路,见图3。传感电阻Rsence采用无感电阻效果更好。

需要指出的是,灯丝电流的大小比较重要,太低的灯丝电流可能使氘灯无法点亮,特别是在寒冷的环境中,但过高的灯丝电流使氘灯丝很亮,将会缩短氘灯使用寿命。

4 试验结果

在一组开关电源中协调氘灯从灯丝预热到恒流工作的各种电压,有一点难度,通过不断的试验,已研制出体积小巧(150mm×80mm×60mm),重量轻的氘灯开关电源,它在点灯和恒流工作中都非常可靠,达到使用要求。

5 结语

(1)以开关电源取代传统线性氘灯电源是电源技术发展的趋向,可以克服其笨重、低效等缺点,最关键的是解决了电源适应国际民用通用电压的问题。

(2)以一只开关电源模块提供氘灯的各种电压,成本较低,性价比较好,具有实际应用价值。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2125.html
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