氘灯开关电源的研制

氘灯开关电源的研制 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。图1氘灯示意图图2电源示意图图3电流控制电路需要指出的是，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。

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