CN114340074A

CN114340074A - 一种用于doas技术中的氘灯电源

Info

Publication number: CN114340074A
Application number: CN202111585514.4A
Authority: CN
Inventors: 赵读俊; 左昌余
Original assignee: Anhui Qingyu Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Qingyu Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-19
Filing date: 2021-12-19
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明提供一种用于DOAS技术中的氘灯电源，包括：电源启停控制电路，用于控制反激式电源以及BUCK预热电源的启闭；在所述BUCK预热电源接通后，用于对氘灯进行预热；在所述反激式电源接通后，停止BUCK预热电源，用于对氘灯供电完成点灯。本发明，采用BUCK预热电源控制对氘灯预热，采用高压启辉电源和恒流电源，提供高压启辉及过压保护控制电路，使氘灯持续稳定运行，避免缩短灯的寿命的弊端；氘灯预热电压、预热时间可调节，能够在极短的时间内对氘灯的灯丝进行预热，然后使氘灯能够快速的被点亮，投入使用，高压启辉时间可调节，能够使氘灯的阳极和阴极之间电压、电流保持稳定所需的范围内；该氘灯电源可适用于各种氘灯。

Description

一种用于DOAS技术中的氘灯电源

技术领域

本发明涉及光谱测量设备技术领域，具体为一种用于DOAS技术中的氘灯电源。

背景技术

差分吸收光谱法(DOAS)是一种比较成熟的光谱测量技术，其工作在可见光和近紫外波段，它能够检测出机动车尾气中NO和HC等气体。DOAS技术就其本质来说是基于分子对光辐射的吸收，不同的分子对光辐射的吸收是不同的，也就是说不同的分子有着自己不同的吸收“指纹”。当一束光穿过大气或充有待测气体的样品池时，光线会被其中的分子选择性地吸收，使得其在强度上和结构上都会发生变化，与原先的光谱进行比较就可得出吸收光谱，通过分析吸收光谱不但可以定性地确定某些成分的存在，而且还可以定量地分析这些物质的含量。

氘灯的辐射是连续的，波长范围为190～400nm，它是连续光谱带，其使用波长范围一般为190～360nm左右。氘灯的一般寿命为1000-2000h。了延长氘灯的寿命，在点燃氘灯以前，氘灯的灯丝一定要经过预热，预热时间可以是10～30s，使用者可以自由选择，如果氘灯不经过预热而直接点亮，氘灯的寿命会缩短。因为，不经过预热，氘灯阳极A与阴极C之间没有电子云存在，一旦加上触发电压，点亮灯泡时，阴极上的电子直接奔向阳极，碰撞力大，容易损坏阳极，使灯泡的寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于DOAS技术中的氘灯电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于DOAS技术中的氘灯电源，包括：

电源启停控制电路，用于控制反激式电源以及BUCK预热电源的启闭；

在所述BUCK预热电源接通后，用于对氘灯进行预热；

在所述反激式电源接通后，停止BUCK预热电源，用于对氘灯供电完成点灯。

优选的，所述反激式电源包含两路输出，一路输出电压大于200V，为高压启辉电源，另一路输出电压为80V，为恒流电源，所述高压启辉电源和恒流电源均连接有防反作用的二极管。

优选的，所述电源启停控制电路包括三路输入连接15V电源的前端电压比较器，三路电压比较器输出并联有两路后端电压比较器，两路后端电压比较器其中一路输出连接反激式电源，另一个输出连接BUCK预热电源。

优选的，所述反激式电源通过24V电源经变压器变压后输入到高压启辉电源和恒流电源。

优选的，所述高压启辉电源包括整流二极管以及与整流二极管并联的滤波电容和电阻，然后该电阻连接由两个三极管构成的高压启辉电源开关，该高压启辉电源开关连接有防反作用的二极管。

优选的，所述恒流电源包括整流二极管以及与整流二极管并联的滤波电容和电阻，然后该电阻连接有防反作用的二极管。

优选的，还包括用于对反激式电源进行控制的反激式电源控制电路以及对BUCK预热电源控制的BUCK预热电源控制电路。

优选的，所述反激式电源控制电路包括控制器PWM控制器，该PWM控制器输入连接电源启停控制电路，输出生成PWM信号驱动反激式电源以及使恒流电源输出电压保持恒定。

优选的，所述BUCK预热电源控制电路包括控制器PWM控制器，该PWM控制器输入连接电源启停控制电路和预热电压，生成PWM信号驱动BUCK电路工作在稳定电压下。

优选的，所述BUCK预热电源包括功率开关管，该功率开关管连接有并联的续流二极管、储能电感以及滤波电容，然后该滤波电容连接到氘灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，是一种用于基于DOAS技术的机动车尾气检测系统中氘灯的供电电源，采用BUCK预热电源控制对氘灯预热，采用高压启辉电源和恒流电源，提供高压启辉及过压保护控制电路，使氘灯持续稳定运行，避免缩短灯的寿命的弊端；氘灯预热电压、预热时间可调节，能够在极短的时间内对氘灯的灯丝进行预热，然后使氘灯能够快速的被点亮，投入使用，高压启辉时间可调节，能够使氘灯的阳极和阴极之间电压、电流保持稳定所需的范围内；该氘灯电源可适用于各种氘灯。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明的电源启停控制电路图；

图3为本发明的图2的控制信号时序图；

图4为本发明的反激式电源控制电路图；

图5为本发明的BUCK预热电源控制电路图；

图6为本发明的反激式电源主电路图；

图7为本发明的BUCK预热电源主电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：

一种用于DOAS技术中的氘灯电源，是用于基于DOAS技术的机动车尾气检测系统中氘灯的供电电源，包括：电源启停控制电路，用于控制反激式电源以及BUCK预热电源的启闭；在所述BUCK预热电源接通后，用于对氘灯进行预热；在所述反激式电源接通后，停止BUCK预热电源，用于对氘灯供电完成点灯。

通过(高压)启辉电源，氘灯在启辉之前需先给灯丝预热，预热时间为10～30s左右，最低只需10秒即可，预热时间大大缩短。预热电压为2-5V，电流为3A。预热完成后在氘灯的阳极和阴极之间200～400V左右的瞬态启辉电压，完成点灯。在氘灯点亮完成后，氘灯的阳极和阴极之间电压保持60～90V范围内，电流保持在300mA下工作，电流过低会使灯的亮度不够，过高的灯电流会加速溅射效应，缩短灯的寿命。

电源工作后，电源启停控制电路启动BUCK预热电源工作，对氘灯进行预热(预热时间可调)，时间持续约30s后，电源启停控制电路启动反激式电源工作，同时停止BUCK预热电源；反激式电源包含2路输出，一路输出电压大于200V，为高压启辉电源，另一路输出电压约为80V，为恒流电源，由于有二极管D1和D2的防反作用，因此只有高压启辉电源作用在氘灯上，当氘灯点亮后，电源启停控制电路停止高压启辉电源的输出，此后只有约80V的恒流电源为氘灯提供稳定的电力，使氘灯持续稳定运行，发出波长范围为190～400nm的连续光谱带，用于DOAS技术中对气体浓度的检测。

本发明中，电源启停控制电路(及时序控制电路图)如图2所示，电压比较器U3A用于恒流源输出电压过压保护，若恒流源输出电压CCSV过压，则U3A输出低电平，Flyback-Ctrl变为低电平，三极管Q7导通，PWM控制器U2的4脚电压为VREF1(5V)，U2则停止工作，反激式电源也停止工作。

电压比较器U4A用于氘灯预热时间设置及反激式电源的启动，系统上电后，通过VR2对C12进行充电，U4A的同相输入端电压小于反相输入端电压，U4A输出低电平，则U3B的同相输入端电压小于反相输入端电压，U3B输出信号BUCK-Ctrl为低电平，三极管Q8不导通，U1的4脚为低电位，U1工作发出PWM驱动波形，驱动三极管Q1和Q2工作，Q1和Q2再驱动MOS管Q6工作，即完成BUCK预热电源的启动工作，让氘灯工作再预热状态下，Q1和Q2用于加速Q6导通和关断，可变电阻VR2用于设定预热时间Tvr2。

电压比较器U3B用于延迟预热电源关断，由R25和C10构成的充电电路实现延迟关断作用。电压比较器U4B用于反激式电源的短路和过流保护，防止器件损坏，Ioc为过流检测信号，若发生短路或过流，则Ioc信号增大，U4B的同相输入端电压小于反相输入端电压，则U4B输出低电平，Flyback-Ctrl变为低电平，三极管Q7导通，PWM控制器U2的4脚电压为VREF1(5V)，U2则停止工作，反激式电源也停止工作。

电压比较器U5A用于关断高压启辉电源，让氘灯持续工作在恒流状态下，当预热时间到后，Flyback-Ctrl变为高电平，由于VR3和C15组成的充电电路作用，导致过一定的时间Tvr3后U5A的同相输入端电压才小于反相输入端电压，U5A的输出信号HV-Ctrl由高变为低电平，三极管Q4由导通变为关断，导致Q3也由导通变为关断，实现高压启辉工作及停止启辉工作过程。

控制信号时序图如图3所示，系统上电后Flyback-Ctrl经过预热时间Tvr2后由低电平变为高电平，反激式电源启动工作；BUCK-Ctrl经过预热时间Tvr2后由低电平缓慢变为高电平，预热电源由启动作变为停止；HV-Ctrl经过预热时间Tvr2后，高压启辉电源工作，输出高压点亮氘灯，经过时间Tvr3后，断开高压启辉电源，使氘灯持续工作在恒流状态下。

反激式电源控制电路如图4所示，反激式电源控制电路用于驱动和控制反激式电源工作，I-ccs为恒流电源的电流检测信号，通过U2的1脚和2脚比较，生成PWM1信号驱动反激式电源，使恒流电源工作在恒流状态下，CCSV为恒流电源输出的电压，经过R9、R10和R11分压后经过U2的16脚与15脚比较，生成PWM1信号使恒流电源输出电压保持恒定。

BUCK预热电源控制电路如图5所示，BUCK预热电源控制电路用于驱动和控制预热电源工作，Prev为预热电压，经过VR1和R5分压后经过U1的1脚与2脚比较，生成PWM2信号驱动BUCK电路工作在稳定电压下，VR1用于设定预热电压。

反激式电源主电路如图6所示，反激式电源主电路由F1、T1、Q5、D6、D5、C6、C11、D1、D2、Q3、Q4等组成。F1位保险丝，D4位防反接二极管，C8和C9为储能电容，T1反激式变压器，Q5为功率开关管，R31为过流保护电流采样电阻，D5和D6为整流二极管，C6、C7、C11、C13为滤波电容，D1和D2位防反二极管，Q3和Q4构成高压启辉电源开关。

BUCK预热电源主电路如图7所示，BUCK预热电源主电路主要由Q6，D9，L2，C16和C17组成，Q6为功率开关管，D9为续流二极管，L2为储能电感，C16和C17用于滤波。

本发明，是一种用于基于DOAS技术的机动车尾气检测系统中氘灯的供电电源，采用BUCK预热电源控制对氘灯预热，采用高压启辉电源和恒流电源，提供高压启辉及过压保护控制电路，使氘灯持续稳定运行，避免缩短灯的寿命的弊端；氘灯预热电压、预热时间可调节，能够在极短的时间内对氘灯的灯丝经形预热，然后使氘灯能够快速的被点亮，投入使用，高压启辉时间可调节，能够使氘灯的阳极和阴极之间电压、电流保持稳定所需的范围内；该氘灯电源可适用于各种氘灯。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，包括：

在所述BUCK预热电源接通后，用于对氘灯进行预热；

2.根据权利要求1所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述反激式电源包含两路输出，一路输出电压大于200V，为高压启辉电源，另一路输出电压为80V，为恒流电源，所述高压启辉电源和恒流电源均连接有防反作用的二极管。

3.根据权利要求1所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述电源启停控制电路包括三路输入连接15V电源的前端电压比较器，三路电压比较器输出并联有两路后端电压比较器，两路后端电压比较器其中一路输出连接反激式电源，另一个输出连接BUCK预热电源。

4.根据权利要求2所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述反激式电源通过24V电源经变压器变压后输入到高压启辉电源和恒流电源。

5.根据权利要求4所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述高压启辉电源包括整流二极管以及与整流二极管并联的滤波电容和电阻，然后该电阻连接由两个三极管构成的高压启辉电源开关，该高压启辉电源开关连接有防反作用的二极管。

6.根据权利要求4所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述恒流电源包括整流二极管以及与整流二极管并联的滤波电容和电阻，然后该电阻连接有防反作用的二极管。

7.根据权利要求1所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，还包括用于对反激式电源进行控制的反激式电源控制电路以及对BUCK预热电源控制的BUCK预热电源控制电路。

8.根据权利要求7所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述反激式电源控制电路包括控制器PWM控制器，该PWM控制器输入连接电源启停控制电路，输出生成PWM信号驱动反激式电源以及使恒流电源输出电压保持恒定。

9.根据权利要求7所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述BUCK预热电源控制电路包括控制器PWM控制器，该PWM控制器输入连接电源启停控制电路和预热电压，生成PWM信号驱动BUCK电路工作在稳定电压下。

10.根据权利要求7所述的一种用于DOAS技术中的氘灯电源，其特征在于，所述BUCK预热电源包括功率开关管，该功率开关管连接有并联的续流二极管、储能电感以及滤波电容，然后该滤波电容连接到氘灯。