一種紫外燈電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種紫外燈電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外線英文為Ultraviolet，簡稱UV，紫外線燈管是利用紫外線的特殊作用制成的 燈管，廣泛用于污水處理、殺菌消毒、印刷固化、粘接等領(lǐng)域。強紫外線燈管由高品質(zhì)的純石 英管材料制成，純石英材料每毫米厚度的紫外線透過率約為87%，遠高于其他材料。紫外殺 菌的原理是通過輻射導(dǎo)致某些光敏分子誘發(fā)自由基和造成脂質(zhì)過氧化反應(yīng)等方式而損害 有機體，對微生物作用時，構(gòu)成生命體基本成分的核酸受紫外輻射達一定劑量時發(fā)生變異， 引起微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶和合成障礙，導(dǎo)致微生物失去繁殖能力或死亡。紫外線殺菌快 速，沒有化學(xué)反應(yīng)，不會造成二次污染，在海洋船舶壓載水處理系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)連 續(xù)型紫外電源驅(qū)動的燈管多為汞燈。連續(xù)型紫外電源的不足是紫外輻射成分低，啟動停止 過程需要數(shù)分鐘的預(yù)熱狀態(tài)，燈管電極材料持續(xù)揮發(fā)導(dǎo)致工作效率降低。另外一種紫外燈 管是氙燈，氙燈最初用于攝影領(lǐng)域，現(xiàn)已擴展到液體固化和殺菌領(lǐng)域。氙燈里面的氙是氣 體，因此它既可作連續(xù)光源，也可作脈沖光源。連續(xù)發(fā)光時紫外輸出低而紅外區(qū)較高;脈沖 方式發(fā)光時，因為氣體壓力增高和等離子區(qū)溫度上升使紫外輸出成分顯著提高。用于船舶 壓載水殺菌處理的氙燈是脈沖式。脈沖氙燈優(yōu)點是：（1)激發(fā)電位和電離電位相差小；（2)紫 外頻段所占比例大于30%，而傳統(tǒng)汞燈的紫外頻段僅10%左右。（3)光、電參數(shù)一致性好， 工作狀態(tài)受外界影響?。唬?)一經(jīng)點燃，幾乎瞬時達到穩(wěn)定的光輸出，燈滅之后可以瞬時再 點燃。
[0003] 在紫外線殺菌的過程中，光化學(xué)反應(yīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。紫外線殺菌近似一級光化 學(xué)反應(yīng)，表示為：
[0005]式中：
[0006] N--微生物活體的濃度(個/L);
[0007] t--滅菌照射時間，s;
[0008] I――平均紫外線輻射強度，yW/cm2
[0009] k--一級反應(yīng)速率常數(shù)，cm2/W.s
[0010] 從上式看出，滅菌效果和輻射強度I成正比，脈沖氙燈在放電期間，較大的電壓和 電流，實時輻射強度較高。耗費相同的電能，脈沖氙燈殺菌效果比連續(xù)汞燈高30%。
[0011]在日常生活中，普通的家庭電爐需要調(diào)節(jié)功率、電扇需要調(diào)節(jié)速度、白熾燈需要調(diào) 節(jié)亮度。脈沖氙燈也不例外，需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同對調(diào)節(jié)紫外線燈管的輻射強度進行 調(diào)節(jié)，而脈沖氙燈輻射強度(功率）的調(diào)節(jié)一般是通過調(diào)節(jié)為紫外線燈管供電頻率實現(xiàn)的， 這就要求為紫外線燈管供電的電源必須是輸出可調(diào)。傳統(tǒng)脈沖電源體積較大，電路結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，頻率調(diào)節(jié)的分辨率低，且不易擴展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種紫外燈電源，其電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠靈活調(diào) 節(jié)脈沖輸出頻率和單次充電電壓，電源功率易于擴展。
[0013] 其技術(shù)方案是這樣的：一種紫外燈電源，其特征在于，其包括主電路、啟輝電路、控 制電路和檢測電路，所述主電路包括主電壓輸入單元和電容充放電單元，所述啟輝電路包 括啟輝電壓輸入單元、啟輝單元、PWM控制器和脈沖氙燈，所述檢測電路包括電流檢測單元 和電壓檢測單元，所述控制電路包括MCU單元，所述主電路、啟輝電路和檢測電路均連接所 述MCU單元，所述主電壓輸入單元包括第一輸入整流濾波器、全橋變換器、第一高頻變壓器 和第一輸出整流濾波器，所述電容充放電單元包括主電容，所述主電壓輸入單元對所述主 電容進行充電以提供放電電壓，所述啟輝電壓輸入單元包括第二輸入整流濾波器、半橋逆 變器、第二高頻變壓器、第二輸出整流濾波器，所述啟輝電壓輸入單元提供給所述啟輝電路 啟輝電壓來控制所述脈沖氙燈啟輝和通過所述PWM控制器提供預(yù)燃電流實現(xiàn)所述脈沖氙燈 的預(yù)電離狀態(tài)，所述電壓檢測單元檢測所述主電容的電壓，所述電流檢測單元檢測所述脈 沖氙燈的電流。
[0014] 其進一步特征在于，所述第一輸入整流濾波器包括二極管全橋整流電路，所述全 橋變換器包括IGBT模塊，所述第一輸出整流濾波器通過高壓硅堆整流；
[0015] 所述啟輝單元包括電阻R016和電容C021，所述電阻R016通過電阻R017連接二極管 D020的正極，所述二極管D020的負極連接電容C020-端、電阻R018-端，所述電阻R018另一 端連接電阻R019-端，所述電阻R019另一端連接所述電容C020另一端、擊穿放電管FD2- 端和所述脈沖氙燈，所述擊穿放電管Π )2另一端與所述二極管D020的負極連接變壓器TG8- 端，所述變壓器TG8另一端連接電阻R020-端、二極管D021的負極，所述電容C021-端連接 所述二極管D021的正極、另一端連接所述電阻R020另一端；
[0016] 所述MCU單元包括dsPIC30F2020單片機；
[0017] 所述電容充放電單元還包括可控硅控制電路和可控硅觸發(fā)電路，所述可控硅觸發(fā) 電路包括電阻R329,所述電阻R329-端連接所述MCU單元的P-7腳、另一端連接反相器U1A的 輸入端和反相器U1B的輸入端，所述反相器U1A的輸出端和所述反相器U1B輸出端均連接電 阻R318-端、電容C329-端，所述電阻R318另一端連接電源VCC、電阻R319-端、二極管D321 負極，所述電容C329另一端連接所述電阻R319另一端、二極管D321正極，所述二極管D321兩 端還通過變壓器TQ11連接所述MCU單元的Portl腳和Port2腳；
[0018] 所述可控硅控制電路包括IC3芯片和IC4芯片，所述芯片IC3的la腳通過電阻R45連 接所述Μ⑶單元的P-25腳、lb腳通過電阻R46連接所述MCU單元的P-26腳、G腳通過電容C33和 電阻R47連接V腳、0a腳和Ob腳連接變壓器TG2-端，所述變壓器TG2另一端連接電阻R55 - 端、電阻R56-端、電阻R57-端、電阻R58-端、電阻R59-端、電阻R60-端、穩(wěn)壓管VD14負 極、穩(wěn)壓管VD16負極、接線端子排X9的2腳和3腳，所述電阻R55另一端連接二極管D11的正 極、所述電阻R57另一端、穩(wěn)壓管VD13負極、接線端子排X9的1腳，所述電阻R56另一端連接所 述二極管D11的負極，所述穩(wěn)壓管VD13的正極與所述穩(wěn)壓管VD14的正極相連，所述電阻R58 另一端連接二極管D12的正極、所述電阻R60另一端、穩(wěn)壓管VD15負極、接線端子排X9的4腳， 所述電阻R59另一端連接所述二極管D12的負極，所述穩(wěn)壓管VD16的正極與所述穩(wěn)壓管VD14 的正極相連，所述芯片IC4的la腳通過電阻R51連接所述MCU單元的P-21腳、lb腳通過電阻R2 連接所述Μ⑶單元的P-22腳、Oa腳和Ob腳連接變壓器TG2、G腳接地、V腳通過電阻R53連接電 阻R50-端和VCC，所述電阻R50另一端連接LED18-端，所述LED18另一端連接三極管Q11的 集電極，所述三極管Q11的發(fā)射極接地、基極連接電阻R49-端，所述電阻R49另一端連接所 述MCU單元的P-26腳，所述變壓器TG3另一端連接電阻R61-端、電阻R62-端、電阻R63-端、 電阻R64-端、電阻R65-端、電阻R66-端、穩(wěn)壓管VD17負極、穩(wěn)壓管VD19負極、接線端子排 X10的2腳和3腳，所述電阻R61另一端連接二極管D13的正極、所述電阻R63另一端、穩(wěn)壓管 VD17負極、接線端子排X10的1腳，所述電阻R62另一端連接所述二極管D13的負極，所述穩(wěn)壓 管VD17的正極與所述穩(wěn)壓管VD18的正極相連，所述電阻R64另一端連接二極管D14的正極、 所述電阻R66另一端、穩(wěn)壓管VD19負極、芯片X10的4腳，所述電阻R65另一端連接所述二極管 D12的正極，所述穩(wěn)壓管VD19的正極與所述穩(wěn)壓管VD20的正極相連；
[0019] 所述電壓檢測單元包括接口 X4，所述接口 X4連接所述主電容，所述接口 X4的2腳連 接電阻R15、電阻R18-端，所述電阻R15另一端連接電容C8-端、運放U2A的4腳，所述運放 U2A的的2腳連接所述MCU單元的P2腳，所述運放U2A的5腳連接電阻R13、電阻R14-端，所述 電阻R14另一端與所述運放U2A的12腳相連后接地，所述電阻R13另一端連接電源Μ⑶單元的 電源VCC和電容C7-端，所述電容C7另一端與所述電容C8另一端相連后接地，所述電阻R18 另一端連接電容C9一端、電阻R