CN103347355B - 一种氘灯电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氘灯电源，解决了传统氘灯电路复杂，效率低，可靠性差的问题，本发明的氘灯电源包括：在氘灯点亮前，对所述氘灯的灯丝进行预热的氘灯灯丝预热电路；在所述氘灯的灯丝预热完成后，对所述氘灯进行放电启辉的氘灯启辉触发电路；在所述氘灯启辉后，对所述氘灯稳定发光强度的氘灯恒流电路；在所述氘灯运行过程中，起控制作用的单片机控制电路。本发明具有体积小、效率高；易启辉，可将传统氘灯电源不能启辉的氘灯重新点亮；氘灯的电流稳定性高，噪音低；保护功能完善，遇到氘灯老化或故障自动关闭输出的优点。

Description

一种氘灯电源

技术领域

本发明涉及发光器件技术领域，特别涉及一种氘灯电源。

背景技术

氘灯是用于光度分析仪器非常理想的紫外光源，在生化分析仪器中，广泛使用。其光谱连续，波长190nm～400nm。目前商品化的智能氘灯电源主要靠国外进口，价格昂贵。氘灯电源比较复杂，需要对灯丝预热和起辉。起辉后，在氘灯阳极和阴极之间保持70V～80V的电压，这样氘灯才可以点亮，发出紫外光。为了维持氘灯亮度的稳定性，以及延长氘灯的寿命，起辉后，氘灯应该维持300mA的高精度电流。

现有的氘灯电源大都采用恒流驱动，高压电容通过继电器触点切换触发启辉的方式。如附图1 所示，氘灯的工作过程为：系统通电后，灯丝预热电源Vf 输出电压，对氘灯灯丝进行预热，灯丝发热发射电子。同时高压触发开关连接高压Vs和触发电容，通过限流电阻R对电容进行充电。20秒后，触发开关由延时电路控制转向氘灯阳极端，此时触发电容上的高压通过电阻R加到氘灯阳极和阴极之间使其启辉。氘灯点亮后，由恒流源对氘灯进行供电。

发明内容

由于传统氘灯电源采用线性电源设计，利用继电器触点切换启辉氘灯的工作方式，具有电路复杂，效率低，可靠性差的弱点。本发明针对现有技术的不足，提供了一种氘灯电源，具有体积小、效率高；易启辉，可将传统氘灯电源不能启辉的氘灯重新点亮；氘灯的电流稳定性高，噪音低；保护功能完善，遇到氘灯老化或故障自动关闭输出的优点。

本发明采用的主要技术方案是：一种氘灯电源，包括：

在氘灯点亮前，对所述氘灯的灯丝进行预热的氘灯灯丝预热电路；

在所述氘灯的灯丝预热完成后，对所述氘灯进行放电启辉的氘灯启辉触发电路；

在所述氘灯启辉后，对所述氘灯稳定发光强度的氘灯恒流电路；

在所述氘灯运行过程中，起控制作用的单片机控制电路。

本发明还采用如下附属技术方案：

氘灯灯丝预热电路在输入时采用开关电源高频变压器T1的预热绕组，所述预热绕组的一端连接整流二极管V10的阳极，所述整流二极管V10的阴极连接至电容C19的正极，所述预热绕组的另一端连接至电容C19的负极，整流滤波成直流电压；所述氘灯灯丝预热电路还包括场效应管V11、稳压二极管V16和光电耦合器N3，所述场效应管V11的漏极连接至电容C19的正极，所述场效应管V11的栅极连接至隔离单片机驱动信号的光电耦合器N3的输出端，并通过稳压二极管V16和电容C22连接至电容C19的负极，所述场效应管V11的栅极还通过电阻R16、电阻R17连接高压电容C6的正极，所述场效应管V11的源极通过所述氘灯输出插座XS2连接至氘灯灯丝端。

氘灯启辉触发电路在输入时采用开关电源高频变压器T1的高压绕组，所述高压绕组的一端先后连接整流二极管V8、整流二极管V9和电阻R21，所述电阻R21的另一端连接至电容C6的正极，所述电阻R21的另一端还串联电阻R18和电阻R19，所述电阻R19的另一端连接至触发电容C20的正极，所述触发电容C20的正极还串联限流电阻R13，并连接至晶闸管V12的阳极，所述晶闸管V12的阴极连接至输出地，所述晶闸管V12的触发端与电阻R8相连接至Vcc，所述晶闸管V12的触发端还与三极管V13的集电极相连接，所述三极管V13的发射集连接至输出地，所述三极管V13的基极串联电阻R28连接至单片机N11的端口GP4，整流滤波成直流电压，采用电阻R18和电阻R19对触发电容C20进行充电；采用所述晶闸管V12通过限流电阻R13进行放电；启辉电压采用叠加方式将高压绕组480V电压和电压HV串联，所述电压HV的电压为120V，产生所述氘灯阳极和阴极启辉电压600V。

氘灯恒流电路的电压基准N7通过电阻R50连接至运算放大器N12的同相输入端，所述运算放大器N12的反相输入端通过电阻R57连接恒流调整三极管V15的发射极，所述运算放大器N12的输出端通过三极管V19连接所述恒流调整三极管V15的基极，所述恒流调整三极管V15的集电极和二极管V14的阴极相连、所述恒流调整三极管V15的发射极和电阻R31串联，所述二极管V14的阳极和所述氘灯的阴极连接，所述氘灯恒流电路还包括电阻R38，所述电阻R38的一端与电阻R31相连接，所述电阻R38的另一端与三极管V18的基极连接，所述三极管V18的发射极与地相连，所述三极管V18的集电极与所述单片机N11的端口GP1连接；所述氘灯恒流电路还包括恒流调整三极管V15限功率电路，所述恒流调整三极管V15限功率电路包括运算放大器N9B，所述运算放大器N9B的同相输入端通过电阻R43连接至所述电压基准N7，所述运算放大器N9B的反相输入端通过电阻R20、电阻R33、电阻R44连接至所述恒流调整三极管V15的集电极，所述运算放大器N9B的输出端通过二极管V21连接至光电耦合器N2，所述三极管V17的基极连接至所述单片机N11的端口GP5，所述三极管V17的集电极通过电阻R44连接至运算放大器N9B的反相输入端。

单片机控制电路的稳压集成电路N8向所述单片机N11提供5V电源，所述单片机N11的端口GP3通过光电耦合器N4隔离连接至遥控信号输入插座XS4；所述单片机N11的端口GP0通过二极管V22连接至运算放大器N12的反相输入端；所述单片机N11的端口GP1连接至三极管V18的集电极；所述单片机N11的端口GP2通过光电耦合器N3隔离连接至场效应管V11的栅极；所述单片机N11的端口GP4通过电阻R28连接至三极管V13的基极；所述单片机N11的端口GP5通过电阻R30连接至三极管V17的基极；所述单片机控制电路，具有如下控制步骤：

步骤1：通过端口GP2，使所述的氘灯灯丝预热电路启动，输出预热电压；

步骤2：延时18秒后，通过端口GP0，使能运算放大器N12、恒流调整三极管V15、电阻R31、三极管V19组成的所述氘灯恒流电路；

步骤3：延时20秒后，氘灯预热完成，关闭所述氘灯灯丝预热电路；

步骤4：通过端口GP4，使能所述氘灯启辉触发电路；

步骤5：通过端口GP5，使能所述恒流调整三极管V15限功率电路；

步骤6：通过端口GP1，实时监控所述氘灯的工作状态；

步骤7：通过端口GP3，遥控接收氘灯工作运行/关闭指令。

采用本发明带来的有益效果是：具有体积小、效率高；易启辉，可将传统氘灯电源不能启辉的氘灯重新点亮；氘灯的电流稳定性高，噪音低；保护功能完善，遇到氘灯老化或故障自动关闭输出的优点。

附图说明

以下结合附图作进一步说明：

图1为现有技术中典型氘灯驱动电源原理图。

图2为本发明一种氘灯电源的结构示意图。

图3为本发明一种氘灯电源的多路输出开关电源电路图。

图4为本发明一种氘灯电源的氘灯灯丝预热电路图。

图5为本发明一种氘灯电源的氘灯启辉触发电路图。

图6为本发明一种氘灯电源的氘灯恒流电路图。

图7为本发明一种氘灯电源的恒流调整三极管V15限功率电路图。

图8为本发明一种氘灯电源的单片机控制电路图。

具体实施方式

如图2所示，一种氘灯电源，包括：

在氘灯点亮前，对氘灯的灯丝进行预热的氘灯灯丝预热电路；

在氘灯的灯丝预热完成后，对氘灯进行放电启辉的氘灯启辉触发电路；

在氘灯启辉后，对氘灯稳定发光强度的氘灯恒流电路；

在氘灯运行过程中，起控制作用的单片机控制电路。

如图3所示，一种氘灯电源的多路输出开关电源，输入端交流电压经滤波器EMI、整流桥V1，电容C3滤波成直流高压；集成电路N1包含PWM和MOSFET，将直流高压斩波成高频矩形电压，通过开关电源高频变压器T1耦合，整流输出120V电压给氘灯恒流电路，480V电压给氘灯启辉触发电路，12V电压给氘灯灯丝预热电路，另一种形式是采用2.5V电压给氘灯灯丝预热电路，运算放大器N9A为电压反馈电路，电阻R39、电阻R40、电阻R51采样输出电压HV，电压HV的电压为120V，电压HV和电压基准N7比较，输出误差信号，通过二极管V20隔离，光电耦合器N2耦合，调节集成电路N1输出的PWM的占空比，稳定输出电压。

如图4所示，一种氘灯电源的氘灯灯丝预热电路，在输入时采用开关电源高频变压器T1的预热绕组，预热绕组的一端连接整流二极管V10的阳极，整流二极管V10的阴极连接至电容C19的正极，预热绕组的另一端连接至电容C19的负极，整流滤波成直流电压；氘灯灯丝预热电路还包括场效应管V11、稳压二极管V16和光电耦合器N3，场效应管V11的漏极连接至电容C19的正极，场效应管V11的栅极连接至隔离单片机驱动信号的光电耦合器N3的输出端，并通过稳压二极管V16和电容C22连接至电容C19的负极，场效应管V11的栅极还通过电阻R16、电阻R17连接高压电容C6的正极，场效应管V11的源极通过氘灯输出插座XS2连接至氘灯灯丝端，光电耦合器N3用来接收来自单片机N11的预热指令，当光电耦合器N3输入端为低电平时，场效应管V11导通，给氘灯灯丝预热。

如图5所示，一种氘灯电源的氘灯启辉触发电路，在输入时采用开关电源高频变压器T1的高压绕组，高压绕组的一端先后连接整流二极管V8、整流二极管V9和电阻R21，电阻R21的另一端连接至电容C6的正极，电阻R21的另一端还串联电阻R18和电阻R19，电阻R19的另一端连接至触发电容C20的正极，触发电容C20的正极还串联限流电阻R13，并连接至晶闸管V12的阳极，晶闸管V12的阴极连接至输出地，晶闸管V12的触发端与电阻R8相连接至Vcc，晶闸管V12的触发端还与三极管V13的集电极相连接，三极管V13的发射集连接至输出地，三极管V13的基极串联电阻R28连接至单片机N11的端口GP4，整流滤波成直流电压，采用电阻R18和电阻R19对触发电容C20进行充电，三极管V13接收来自单片机N11的启辉触发指令，当三极管V13输入端为低电平时，三极管V13截止，晶闸管V12导通，并通过限流电阻R13进行放电；启辉电压采用叠加方式将高压绕组480V电压正极通过晶闸管V12导通后加压到电压HV，电压HV的电压为120V，产生氘灯阳极和阴极启辉电压600V。

如图6、图7所示，一种氘灯电源的氘灯恒流电路的电压基准N7通过电阻R50连接至运算放大器N12的同相输入端，电压基准N7的电压为2.5V，运算放大器N12的反相输入端通过电阻R57连接恒流调整三极管V15的发射极，运算放大器N12的输出端通过三极管V19连接恒流调整三极管V15的基极，恒流调整三极管V15的集电极和二极管V14的阴极相连、恒流调整三极管V15的发射极和电阻R31串联，二极管V14的阳极和氘灯的阴极连接，氘灯恒流电路还包括电阻R38，电阻R38的一端与电阻R31相连接，电阻R38的另一端与三极管V18的基极连接，三极管V18的发射极与地相连，三极管V18的集电极与单片机N11的端口GP1连接，运算放大器N12反相输入端通过电阻R57采集氘灯电流，电阻R31将氘灯工作电流信号转化为电压信号，此电压信号和同相输入端的电压基准N7比较，产生误差电压，经三极管V19缓冲，驱动恒流调整三极管V15的导通特性，调节流经氘灯的电流；氘灯恒流电路还包括恒流调整三极管V15限功率电路，恒流调整三极管V15限功率电路包括运算放大器N9B，运算放大器N9B的同相输入端通过电阻R43连接至电压基准N7，运算放大器N9B的反相输入端通过电阻R20、电阻R33、电阻R44连接至恒流调整三极管V15的集电极，运算放大器N9B的输出端通过二极管V21连接至光电耦合器N2，三极管V17的基极连接至单片机N11的端口GP5，三极管V17的集电极通过电阻R44连接至运算放大器N9B的反相输入端；电阻R33、电阻R20采用恒流调整三极管V15的压降信号，输入到运算放大器N9B的反相输入端，同相输入端接电压基准N7，运算放大器N9B输出端通过二极管V21隔离，驱动图1的多路输出开关电源的光电耦合器N2，调节集成电路N1的占空比。

如图8所示，一种氘灯电源的单片机控制电路的稳压集成电路N8向单片机N11提供5V电源，单片机N11将氘灯运行时所需的程序进行控制，单片机N11的端口GP3通过光电耦合器N4隔离连接至遥控信号输入插座XS4；单片机N11的端口GP0通过二极管V22连接至运算放大器N12的反相输入端；单片机N11的端口GP1连接至三极管V18的集电极，三极管V18监控氘灯的工作状态，将信号输入单片机N11；单片机N11的端口GP2通过光电耦合器N3隔离连接至场效应管V11的栅极；单片机N11的端口GP4通过电阻R28连接至三极管V13的基极；单片机N11的端口GP5通过电阻R30连接至三极管V17的基极，三极管V17将氘灯电压输出关闭时，停止恒流调整三极管V15限功耗电路的工作，光电耦合器N4输入氘灯使能遥控信号；单片机控制电路，具有如下控制步骤：

步骤1：当端口GP3接收到氘灯开指令后，首先单片机N11的端口GP2输出预热使能信号，氘灯灯丝预热电路启动，输出预热电压；

步骤2：延时18秒后，通过端口GP0，使能运算放大器N12、恒流调整三极管V15、电阻R31、三极管V19组成的氘灯恒流电路；

步骤3：延时20秒后，氘灯预热完成，关闭氘灯灯丝预热电路；

步骤4：通过端口GP4，使能氘灯启辉触发电路；

步骤5：通过端口GP5，三极管V17截止，使能恒流调整三极管V15限功率电路；

步骤6：通过端口GP1，实时监控氘灯的工作状态；

步骤7：当端口GP3接收到氘灯关指令后，通过端口GP0输出高电平，关闭氘灯恒流电路，通过端口GP5输出高电平，关闭恒流调整三极管V15限功率电路，起到遥控接收氘灯工作运行/关闭指令的作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见。

本发明不局限于以上实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种氘灯电源，其特征在于，包括：

在氘灯点亮前，对所述氘灯的灯丝进行预热的氘灯灯丝预热电路，所述氘灯灯丝预热电路在输入时采用开关电源高频变压器T1的预热绕组，所述预热绕组的一端连接整流二极管V10的阳极，所述整流二极管V10的阴极连接至电容C19的正极，所述预热绕组的另一端连接至电容C19的负极，整流滤波成直流电压；所述氘灯灯丝预热电路还包括场效应管V11、稳压二极管V16和光电耦合器N3，所述场效应管V11的漏极连接至电容C19的正极，所述场效应管V11的栅极连接至隔离单片机驱动信号的光电耦合器N3的输出端，并通过稳压二极管V16和电容C22连接至电容C19的负极，所述场效应管V11的栅极还通过电阻R16、电阻R17连接高压电容C6的正极，所述场效应管V11的源极通过所述氘灯输出插座XS2连接至氘灯灯丝端；

在所述氘灯的灯丝预热完成后，对所述氘灯进行放电启辉的氘灯启辉触发电路，所述氘灯启辉触发电路在输入时采用开关电源高频变压器T1的高压绕组，所述高压绕组的一端先后连接整流二极管V8、整流二极管V9和电阻R21，所述电阻R21的另一端连接至电容C6的正极，所述电阻R21的另一端还串联电阻R18和电阻R19，所述电阻R19的另一端连接至触发电容C20的正极，所述触发电容C20的正极还串联限流电阻R13，并连接至晶闸管V12的阳极，所述晶闸管V12的阴极连接至输出地，所述晶闸管V12的触发端与电阻R8相连接至Vcc，所述晶闸管V12的触发端还与三极管V13的集电极相连接，所述三极管V13的发射集连接至输出地，所述三极管V13的基极串联电阻R28连接至单片机N11的端口GP4，整流滤波成直流电压，采用电阻R18和电阻R19对触发电容C20进行充电；采用所述晶闸管V12通过限流电阻R13进行放电；启辉电压采用叠加方式将高压绕组480V电压和电压HV串联，所述电压HV的电压为120V，产生所述氘灯阳极和阴极启辉电压600V；

在所述氘灯启辉后，对所述氘灯稳定发光强度的氘灯恒流电路，氘灯恒流电路的电压基准N7通过电阻R50连接至运算放大器N12的同相输入端，所述运算放大器N12的反相输入端通过电阻R57连接恒流调整三极管V15的发射极，所述运算放大器N12的输出端通过三极管V19连接所述恒流调整三极管V15的基极，所述恒流调整三极管V15的集电极和二极管V14的阴极相连、所述恒流调整三极管V15的发射极和电阻R31串联，所述二极管V14的阳极和所述氘灯的阴极连接，所述氘灯恒流电路还包括电阻R38，所述电阻R38的一端与电阻R31相连接，所述电阻R38的另一端与三极管V18的基极连接，所述三极管V18的发射极与地相连，所述三极管V18的集电极与所述单片机N11的端口GP1连接；所述氘灯恒流电路还包括恒流调整三极管V15限功率电路，所述恒流调整三极管V15限功率电路包括运算放大器N9B，所述运算放大器N9B的同相输入端通过电阻R43连接至所述电压基准N7，所述运算放大器N9B的反相输入端通过电阻R20、电阻R33、电阻R44连接至所述恒流调整三极管V15的集电极，所述运算放大器N9B的输出端通过二极管V21连接至光电耦合器N2，所述三极管V17的基极连接至所述单片机N11的端口GP5，所述三极管V17的集电极通过电阻R44连接至运算放大器N9B的反相输入端；

在所述氘灯运行过程中，起控制作用的单片机控制电路。

2.根据权利要求1 所述的一种氘灯电源，其特征在于：所述单片机控制电路的稳压集成电路N8向所述单片机N11提供5V电源，所述单片机N11的端口GP3通过光电耦合器N4隔离连接至遥控信号输入插座XS4；所述单片机N11的端口GP0通过二极管V22连接至运算放大器N12的反相输入端；所述单片机N11的端口GP1连接至三极管V18的集电极；所述单片机N11的端口GP2通过光电耦合器N3隔离连接至场效应管V11的栅极；所述单片机N11的端口GP4通过电阻R28连接至三极管V13的基极；所述单片机N11的端口GP5通过电阻R30连接至三极管V17的基极；所述单片机控制电路，具有如下控制步骤：

步骤1：通过端口GP2，使所述的氘灯灯丝预热电路启动，输出预热电压；

步骤2：延时18秒后，通过端口GP0，使能运算放大器N12、恒流调整三极管V15、电阻R31、三极管V19组成的所述氘灯恒流电路；

步骤3：延时20秒后，氘灯预热完成，关闭所述氘灯灯丝预热电路；

步骤4：通过端口GP4，使能所述氘灯启辉触发电路；

步骤5：通过端口GP5，使能所述恒流调整三极管V15限功率电路；

步骤6：通过端口GP1，实时监控所述氘灯的工作状态；

步骤7：通过端口GP3，遥控接收氘灯工作运行/关闭指令。