專利名稱：一種波長(zhǎng)定標(biāo)用低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種啟輝點(diǎn)燃電源，具體地說，本發(fā)明涉及一種低壓光譜汞 燈啟輝點(diǎn)燃電源。
背景技術(shù)：
低壓光譜汞燈具有大量的紫外、可見發(fā)射線是光譜儀器中常用的波長(zhǎng)定 標(biāo)光源。傳統(tǒng)的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源如圖l。它是由市電經(jīng)整流濾波l-l后輸出直流高壓，此直流高壓一邊經(jīng)升壓電路l-2 (該升壓電路采用的是 大容量高壓電容充電升壓)后，由耐高壓觸發(fā)開關(guān)l-3使低壓光譜汞燈l-4啟 輝；另一方面，該直流高壓直接供給低壓光譜汞燈1-4,當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈l-4 啟輝后，用于提供低壓光譜汞燈l-4點(diǎn)燃所需的工作電流(見參考文獻(xiàn)一 種低壓汞燈恒流電源的研制，光學(xué)儀器，1984年，6(1)， p45-48+60)。此 電源的缺點(diǎn)是需要人為按動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，不能自動(dòng)啟輝點(diǎn)燃，且大容量高壓電 容可靠性差，不適用于需要低壓光譜汞燈工作電流穩(wěn)定，且啟輝點(diǎn)燃受控的 場(chǎng)合。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中低壓光譜汞燈點(diǎn)燃需要大容量高壓 電容和需要人為觸發(fā)以及可靠性差的問題，提出 一種自動(dòng)啟輝點(diǎn)燃的波長(zhǎng)定 標(biāo)用低壓光譜汞燈電源。該電源釆用直流電壓供電、自動(dòng)啟輝點(diǎn)燃，工作電 流穩(wěn)定，變換效率高，特別適用于衛(wèi)星航天器和無人看守使用光鐠儀時(shí)，作 為光鐠zf義波長(zhǎng)定標(biāo)汞燈的點(diǎn)燃電源。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的波長(zhǎng)定標(biāo)用低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn) 燃電源包括啟輝高壓電路、汞燈、點(diǎn)燃高壓電路、調(diào)整管、電壓取樣單元、 緩沖器及單片機(jī)；所述單片機(jī)提供電源開關(guān)控制信號(hào)，控制所述低壓光譜汞 燈啟輝點(diǎn)燃電源的供電和斷電；所述啟輝高壓電路和調(diào)整管的集電極連接在所述汞燈的一端，所述點(diǎn)燃高壓電路連接在所述汞燈的另一端，所述啟輝 高壓電路與汞燈之間接有限流電阻，該限流電阻與所述調(diào)整管的集電極之間接有保護(hù)電路；所述調(diào)整管的集電極還連接一電壓取樣單元，該電壓取樣單 元通過緩沖器產(chǎn)生一直流電壓，控制所述啟輝高壓電路的關(guān)斷；所述點(diǎn)燃高 壓電路與汞燈之間接有限流電阻。上述技術(shù)方案中，低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源還包括基準(zhǔn)電壓源、誤 差放大器和電流取樣單元；所述電流取樣單元連接在調(diào)整管的發(fā)射極與地之 間，該電流取樣單元的取樣信號(hào)供給誤差放大器的反相端；所述基準(zhǔn)電壓源 提供的基準(zhǔn)電壓供給誤差放大器的同相端；所述誤差放大器將電流取樣單元 的取樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓的差值信號(hào)放大，供給所述調(diào)整管的基極，用于調(diào)節(jié) 調(diào)整管的工作狀態(tài)，穩(wěn)定低壓光語(yǔ)汞燈的工作電流。通過對(duì)低壓光譜汞燈點(diǎn) 燃電壓和工作電流的穩(wěn)定，以達(dá)到穩(wěn)定低壓光譜汞燈輸出光強(qiáng)的目的。上述技術(shù)方案中，啟輝高壓電5^與汞燈之間的所述限流電阻的阻值范圍 為100至500kQ 。上述技術(shù)方案中，所述保護(hù)電路是由高反壓二極管和高阻值電阻并聯(lián)組 成的二極管-電阻電路。上述技術(shù)方案中，保護(hù)電路由3級(jí)二極管-電阻電路串聯(lián)組成。上述技術(shù)方案中，所述調(diào)整管采用高反壓晶體三極管。上述技術(shù)方案中，所述調(diào)整管采用兩個(gè)高反壓晶體三極管組成的復(fù)合管。上述技術(shù)方案中，所述啟輝高壓電路由依次連接的脈寬調(diào)制器、功率放 大器、脈沖變壓器和整流濾波電路組成；所述脈寬調(diào)制器的禁止端腳與所述 援沖器相連，受電壓取樣單元電平高低的控制。上述技術(shù)方案中，所述點(diǎn)燃高壓電路由依次連接的脈寬調(diào)制器、功率放 大器、脈沖變壓器和整流濾波電路組成。本發(fā)明的積極效果是采用低壓直流電源供電，低壓光譜汞燈按設(shè)計(jì)要求 自動(dòng)點(diǎn)燃和關(guān)閉，無需使用耐高壓觸發(fā)開關(guān)和大容量高壓電容，工作可靠。 低壓-高壓轉(zhuǎn)換采用脈寬調(diào)制器和高頻脈沖變壓器，變換效率高、且減小了低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電路的體積和重量。對(duì)低壓光謙汞燈點(diǎn)燃電流進(jìn)行閉 環(huán)控制，且點(diǎn)燃電壓由脈寬調(diào)制器自動(dòng)穩(wěn)壓，使低壓光譜汞燈光強(qiáng)輸出穩(wěn)定， 并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓光譜汞燈點(diǎn)燃工作情況。本發(fā)明已形成產(chǎn)品，投入使用。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源原理框圖； 圖2是本發(fā)明低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源原理框圖； 圖3是本發(fā)明啟輝高壓和點(diǎn)燃高壓的電原理圖。l-l…整流濾波電路 1一4…低壓光譜汞燈l-2…升壓電路1_3-—觸發(fā)開關(guān)1…啟輝高壓電路4…電流耳又樣單元 7…電壓取樣單元2…低壓光譜汞燈5-4吳差it大器8…緩沖器3…點(diǎn)燃高壓電路6---基準(zhǔn)電壓 9…單片機(jī)31…脈寬調(diào)制器 34---整流濾波器32…功率放大器 33…脈沖變壓器具體實(shí)施方式
如圖2所示。本發(fā)明包括啟輝高壓電路l、汞燈2、點(diǎn)燃高壓電路3、調(diào)整 管Q、電流取樣單元4、誤差放大器5、基準(zhǔn)電壓6、電壓取樣單元7、緩沖器8 及單片機(jī)9。由單片機(jī)9提供電源開關(guān)控制信號(hào)，用于控制除單片機(jī)外低壓光譜汞燈2 啟輝點(diǎn)燃電源的供電和斷電。當(dāng)電源開關(guān)控制信號(hào)為高電平時(shí)，低壓光譜汞 燈啟輝點(diǎn)燃電路供電。當(dāng)電源開關(guān)控制信號(hào)為低電平時(shí)，低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電路斷電。當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈啟輝點(diǎn)燃電路供電后，點(diǎn)燃高壓電路3與啟輝高壓電路1 同時(shí)接通工作。啟輝高壓電路1產(chǎn)生-1500V的啟輝高壓，瞬間激發(fā)低壓光譜 汞燈2,使低壓光譜汞燈2啟輝。當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈2啟輝后，點(diǎn)燃高壓電路3產(chǎn) 生3 5 OV的點(diǎn)燃高壓，將提供低壓光譜汞燈2點(diǎn)燃工作時(shí)所需的電流和高壓。 啟輝高壓電路1和點(diǎn)燃高壓電路3都是由脈寬調(diào)制器31、功率放大器32、脈沖 變壓器33和整流濾波器34組成。圖3給出了啟輝高壓和點(diǎn)燃高壓的電原理圖。 圖中脈寬調(diào)制器U1采用SG1525芯片，通過選取R1和C1的電阻和電容值，使 脈寬調(diào)制器Ul產(chǎn)生脈沖頻率為20kHz的方波。圖3中R2-R5電阻值的選取用于穩(wěn)定輸出高壓HV;其它管腳按SG1525芯片功能表連接。脈寬調(diào)制器U1的輸 出脈沖經(jīng)功率放大器Q1、 Q2放大后供給高頻脈沖變壓器T1。 Ql、 Q2采用大 功率開關(guān)晶體管3DK10，由脈寬調(diào)制器U1控制交替工作。經(jīng)功率放大后的20kHz方波由高頻脈沖變壓器Tl升壓后，再經(jīng)整流濾波 電路，產(chǎn)生啟輝直流高壓或點(diǎn)燃直流高壓。啟輝高壓電路1和點(diǎn)燃高壓電路3 的主要不同點(diǎn) 一是啟輝高壓較高(約-1500V)、但電流較小，故采用了五 倍壓整流電路；而點(diǎn)燃高壓較低(約350V)、但所需電流較大，這里采用橋 式整流電路；二是點(diǎn)燃高壓電路3利用了脈寬調(diào)制器的自動(dòng)穩(wěn)壓功能，使供 給低壓光譜汞燈的工作電壓穩(wěn)定；但啟輝高壓無需穩(wěn)壓、未利用脈寬調(diào)制器 的自動(dòng)穩(wěn)壓功能；三是點(diǎn)燃高壓電路3在低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃后不能被關(guān) 閉，故保持脈寬調(diào)制器的禁止端10腳始終為低電平；而啟輝高壓電路l脈寬 調(diào)制器的禁止端10腳與緩沖器8相連，受電壓取樣單元7電平高低的控制。當(dāng) 低壓光譜汞燈點(diǎn)燃后，電壓取樣單元7的輸出電平變?yōu)楦唠娖?，使啟輝高壓 電路1脈寬調(diào)制器的禁止端10腳電壓變?yōu)楦唠娖?，將啟輝高壓電路l脈寬調(diào)制 器關(guān)斷。電壓取樣單元7由2個(gè)分壓電阻組成，它一端連"I妄在調(diào)整管Q集電極，另 一端接地。當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈2點(diǎn)燃后，電壓取樣單元7的分壓電阻將調(diào)整管Q 集電極電壓分壓，獲得取樣電壓信號(hào)，此取樣電壓信號(hào)經(jīng)緩沖器8輸出一約3 伏的直流電壓，它一方面作為啟輝高壓的控制信號(hào)，連接在啟輝高壓電路l 脈寬調(diào)制器SG1525的禁止端10腳上，用于關(guān)斷啟輝高壓，達(dá)到低壓光譜汞燈 2自動(dòng)啟輝點(diǎn)燃工作的目的；另一方面此取樣電壓供給單片機(jī)用于監(jiān)測(cè)低壓 光謙汞燈2的點(diǎn)燃工作情況。緩沖器8采用LM158運(yùn)放。為防止啟輝負(fù)高壓對(duì)點(diǎn)燃高壓的分流，在啟輝負(fù)高壓到低壓光譜汞燈2 連接端接有限流電阻R3。限流電阻選取過大，將影響^f氐壓光譜汞燈2的啟輝， 太小又對(duì)點(diǎn)燃高壓分流過大，加大點(diǎn)燃高壓的負(fù)荷。試驗(yàn)表明，限流電阻R3 在100-500kQ間選取，既可使啟輝負(fù)高壓對(duì)點(diǎn)燃高壓的分流減小到5%以下， 又可有效啟輝低壓光譜汞燈2。由于啟輝負(fù)高壓與調(diào)整管電路接在低壓光譜汞燈2的同 一端，為防止啟 輝負(fù)高壓對(duì)調(diào)整管Q的沖擊，在調(diào)整管Q到啟輝高壓-限流電阻R3的連接處加 有由高反壓二極管D1和高阻值電阻R2并聯(lián)組成的保護(hù)電路、且調(diào)整管Q采用 高反壓晶體三極管3DK35F。當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈啟輝時(shí)，啟輝負(fù)高壓加于低壓 光譜汞燈2上，二極管D1不導(dǎo)通，電阻R2起到對(duì)調(diào)整管Q和二極管D1的保護(hù)作用；當(dāng)?shù)蛪汗庹Z(yǔ)汞燈2點(diǎn)燃后，啟輝負(fù)高壓關(guān)斷，二極管D1導(dǎo)通，保證低 壓光譜汞燈的正常點(diǎn)燃。高反壓二極管和高阻值電阻保護(hù)電路由3級(jí)二極管-電阻電路串聯(lián)組成。每級(jí)的二極管D1均釆用高反壓二極管BZG05K,電阻R2 的阻值均為10MQ?？紤]到低壓光語(yǔ)汞燈2的負(fù)阻效應(yīng)，在點(diǎn)燃高壓到低壓光鐠汞燈2連接處 接有限流電阻R1,對(duì)低壓光譜汞燈2起鎮(zhèn)流保護(hù)作用，防止低壓光譜汞燈2 在啟輝點(diǎn)燃瞬間燒毀。電阻R1的阻值視低壓光譜汞燈2工作電流大小的而定， 一般取為幾百歐姆到幾千歐姆。為穩(wěn)定低壓光譜汞燈2工作電流，電流取樣單元4采用高穩(wěn)定金屬膜電 阻，連接在調(diào)整管Q的發(fā)射極和地之間。當(dāng)?shù)蛪汗庾V汞燈2點(diǎn)燃后，流過低壓 光譜汞燈2和調(diào)整管Q的工作電流經(jīng)電流取樣電路4取樣，供給誤差放大器5 的反相端?；鶞?zhǔn)電壓6由基準(zhǔn)電壓源芯片LM199和分壓電阻組成；分壓電阻連接在 基準(zhǔn)電壓源芯片的電壓輸出端，采用高穩(wěn)定金屬膜電阻，分壓電阻的輸出電 壓加在誤差放大器5的同相端，調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓6分壓電阻的阻值比，使當(dāng)?shù)蛪?光譜汞燈正常點(diǎn)燃時(shí)加在誤差放大器5同相端的電壓和加在誤差放大器5反 相端的電壓相等。誤差放大器5釆用OP07運(yùn)算放大器，它輸出的誤差信號(hào)加 到調(diào)整管Q的基極上，用于控制調(diào)整管Q的工作狀態(tài)，以穩(wěn)定低壓光譜汞燈 的工作電流。調(diào)整管Q采用兩個(gè)3DK35F高反壓晶體三極管組成的復(fù)合管，以 保證有足夠的調(diào)節(jié)能力。由于采用了電流閉環(huán)控制和復(fù)合調(diào)整管，具有大的 放大倍數(shù)，保證低壓光語(yǔ)汞燈工作電流的快速長(zhǎng)期穩(wěn)定。由于低壓光譜汞燈 啟輝點(diǎn)燃電源對(duì)供給低壓光譜汞燈的電壓和電流進(jìn)行了穩(wěn)壓、穩(wěn)流控制，使 其輸出光強(qiáng)穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種波長(zhǎng)定標(biāo)用低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，包括啟輝高壓電路、汞燈、點(diǎn)燃高壓電路、調(diào)整管、電壓取樣單元和緩沖器；所述啟輝高壓電路和調(diào)整管的集電極連接在所述汞燈的一端，所述點(diǎn)燃高壓電路連接在所述汞燈的另一端，所述啟輝高壓電路與汞燈之間接有限流電阻，所述限流電阻與調(diào)整管的集電極之間接有保護(hù)電路；所述調(diào)整管的集電極還連接一電壓取樣單元，該電壓取樣單元通過緩沖器產(chǎn)生一直流電壓，控制所述啟輝高壓電路的關(guān)斷；所述點(diǎn)燃高壓電路與汞燈之間接有限流電阻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源還包括單片機(jī)；所述單片機(jī)提供電源開關(guān) 控制信號(hào)，控制所述低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源的供電和斷電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 還包括基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和電流取樣單元；所述電流取樣單元連接在 調(diào)整管的發(fā)射極與地之間，該電流取樣單元的取樣信號(hào)供給誤差放大器的反 相端；所述基準(zhǔn)電壓源提供的基準(zhǔn)電壓供給誤差放大器的同相端；所述誤差 放大器將電流取樣單元的取樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓的差值信號(hào)放大，供給所述調(diào) 整管的基極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 啟輝高壓電路與汞燈之間的所述限流電阻的阻值范圍為100至500kQ 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓光鐠汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述保護(hù)電路是由高反壓二極管和高阻值電阻并聯(lián)組成的二極管-電阻電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓光語(yǔ)汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 保護(hù)電路由3級(jí)二極管-電阻電路串聯(lián)組成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述調(diào)整管采用高反壓晶體三極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述調(diào)整管采用兩個(gè)高反壓晶體三極管組成的復(fù)合管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述啟輝高壓電路由依次連接的脈寬調(diào)制器、功率放大器、脈沖變壓器和整流濾波電路組成；所述脈寬調(diào)制器的禁止端腳與所述緩沖器相連，受電壓取 樣單元電平高低的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，其特征在于， 所述點(diǎn)燃高壓電路由依次連接的脈寬調(diào)制器、功率放大器、脈沖變壓器和整 流濾波電路組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)定標(biāo)用低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電源，包括啟輝高壓電路、汞燈、點(diǎn)燃高壓電路和調(diào)整管；所述啟輝高壓電路和調(diào)整管的集電極連接在所述汞燈的一端，所述點(diǎn)燃高壓電路連接在所述汞燈的另一端，所述啟輝高壓電路與汞燈之間接有限流電阻，所述限流電阻與調(diào)整管的集電極之間接有保護(hù)電路。本發(fā)明采用低壓直流電源供電，能夠按要求自動(dòng)點(diǎn)燃和關(guān)閉，無需使用耐高壓觸發(fā)開關(guān)和大容量高壓電容，工作可靠。低壓-高壓轉(zhuǎn)換采用脈寬調(diào)制器和高頻脈沖變壓器，變換效率高、且減小了低壓光譜汞燈啟輝點(diǎn)燃電路的體積和重量。低壓光譜汞燈光強(qiáng)輸出穩(wěn)定，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓光譜汞燈點(diǎn)燃工作情況。
文檔編號(hào)H05B41/288GK101217846SQ20081005609
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者呂建工, 張仲謀, 王詠梅, 王永松, 王英鑒, 濟(jì) 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心