一种具有功率因数校正的稳压光谱仪的制作方法

本实用新型涉及原子发射光谱检测仪器技术领域，更为具体地，涉及一种具有功率因数校正的稳压光谱仪。

背景技术：

原子发射光谱仪是光机电与计算机相结合的高科技分析仪器，其工作原理是利用电火花光源激发金属元素发射的特征谱线强度来检测元素的含量。电火花光源的稳定性，决定了光谱仪光谱分析数据的稳定性及重现性，然而，电网电压的波动会导致电火花光源不稳定，造成光谱仪光谱分析数据的不稳定且重现性较差。

目前，国内国外的原子发射光谱仪，由于光谱仪耗电量大，在光谱仪主机内没有电压稳压系统，在运行时，要求输入电压220V±1％，但是，由于电网电压波动较大，不能保证光谱仪正常运行，因此，光谱仪制造商要求用户自行配备专用的大功率稳压器，这样造成用户不但要购买光谱仪主机，还要购买一台大型的稳压器。

因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种新的光谱仪稳压系统。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种具有功率因数校正的稳压光谱仪，以解决光谱仪的主机内电压不稳定的问题。

本实用新型提供一种具有功率因数校正的稳压光谱仪，包括：全波整流电路、升压电感器、场效应晶体管，其特征在于，还包括功率因数控制器；其中，全波整流电路，用于将交流电整流为单向脉动的直流电；升压电感器，用于升压并感生高频脉冲电压；整流滤波电路，用于升压电感器输出的高压直流电流单向通过并对脉动直流电流滤波处理；场效应晶体管，用于控制升压电感器的磁能和电能的转换，其中，当场效应晶体管导通时，流经升压电感器的电流直线上升到峰值电流，并将电能转换为磁能；关闭时，升压电感器磁能释放出来，转换为高压直流电流；功率因数控制器，用于控制所述场效应晶体管的开通和关断；功率因数控制器供电电路，用于对功率因数控制器启动和运行供电。

此外，优选的结构是，具有功率因数校正的稳压光谱仪，还包括取样电阻，取样电阻，用于监测电路中的电压，以保证电压保持恒定状态。

此外，优选的结构是，自动稳压光谱仪稳压系统的输入电压范围为：90V～260V；自动稳压光谱仪稳压系统的最大功率为：500W；自动稳压光谱仪稳压系统的工作频率为：100KHz；自动稳压光谱仪稳压系统的电压稳压精度：﹤0.1V；自动稳压光谱仪稳压系统的功率因数为99％。

从上面的技术方案可知，本实用新型提供的具有功率因数校正的稳压光谱仪，该稳压系统体积小，电路简单，工作性能稳定、可靠，可直接集成到光谱仪的光源板电路上，光谱仪当输入的电网电压在较宽范围90V～260V波动时，输出电压不随输入电压波动变化，因此光谱仪光源电路可获得高度稳定的输入电压，仪器不外接稳压器，仍然能正常工作，并且该稳压系统具有功率因数补偿，电能利用率为99％，使光谱仪节省电耗。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的具有功率因数校正的稳压光谱仪的结构框图；

图2为根据本实用新型实施例的具有功率因数校正的稳压光谱仪的电路示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

为了说明本实用新型提供的具有功率因数校正的稳压光谱仪的结构，图1示出了根据本实用新型实施例的具有功率因数校正的稳压光谱仪的结构。

如图1所示，本实用新型提供的具有功率因数校正的稳压光谱仪100包括：全波整流电路110、升压电感器120、整流滤波电路130、功率因数控制器供电电路140、功率因数控制器150、场效应晶体管160、取样电阻170。

全波整流电路110，用于将将交流电整流为单向脉动的直流电；升压电感器120，用于升压并感生高频脉冲电压；整流滤波电路130，用于升压电感器输出的高压直流电流单向通过并对脉动直流电流滤波处理；功率因数控制器供电电路140，用于对功率因数控制器150启动和运行供电；功率因数控制器150，用于控制所述场效应晶体管的开通和关断；场效应晶体管160，用于控制升压电感器的磁能和电能的转换，其中，当场效应晶体管导通时，流经升压电感器的电流直线上升到峰值电流，并将电能转换为磁能；关闭时，升压电感器磁能释放出来，转换为高压直流电流。

在本实用新型的实施例中，具有功率因数校正的稳压光谱仪还包括取样电阻170，取样电阻170用于监测电路中的电压，以保证电压保持恒定状态。

本实用新型的具有功率因数校正的稳压光谱仪，解决因容性负载导致电流波形严重畸变而产生的电磁干扰(EMl)和电磁兼容(EMC)问题，完全不同于过去的功率因数补偿，它是针对非正弦电流波形畸变而采取的，迫使交流电流追踪电压波形瞬时变化轨迹，并使电流和电压保持同相位，就是使设备在整个正弦周期内获得电能，使系统呈纯电阻性技术(线路电流波形校正技术)。

为了进一步说明具有功率因数校正的稳压光谱仪的原理，图2示出了根据本实用新型实施例的具有功率因数校正的稳压光谱仪的电路原理。

如图2所示，具有功率因数校正的稳压光谱仪包括全波整流电路、升压电感器、功率因数控制器、场效应晶体管、整流二极管、滤波电容、取样电阻。当接通AC线路后，桥式整流输出为100Hz的正弦半波脉动电压，通过电阻R1的电流对电容C1充电，当C1上的电压升至功率因数控制器IC的启动门限以上时，接通功率因数控制器IC电源电压(VCC)，功率因数控制器IC开始工作，并驱动PFC开关Q1动作。一旦PFC升压变换器进入正常运行状态，升压电感器L1的次级绕组则感生高频脉冲电压，经二极管D2整流和电容C1滤波，为功率因数控制器IC提供工作电压和电流。桥式整流后的AC输入电压，经R2电阻降压，作为乘法器的一个输入(I_SINE)。升压变换器的DC输出电压，在电阻分压器电阻R10上的分压信号，反馈到IC误差放大器的反相输入端，并与误差放大器同相输入端上的参考电压VREF比较，产生一个DC误差电压V_EAO，输入到乘法器,乘法器输出V_MO作为IC电流误差放大器正相输入端。当IC驱动Q1导通时，升压二极管D5截止，流过L1的电流从0沿斜坡线性增加，并全部通过Q1。一旦升压电感中的电流IL在开关周期内达到峰值，Q1上的驱动PWM脉冲变为零电平，Q1截止，电感器L1中的储能使D5导通，通过L1的电流IL，沿向下的斜坡下降。一旦IL降为零，Q1上的驱动PWM脉冲变为高电平，Q1导通，开始下一个开关周期。

其中，需要说明的是，本实用新型的具有功率因数校正的稳压光谱仪主要技术参数，输入电压范围90V～260V，最大功率为500W，工作频率为100KHz，电压稳压精度为﹤0.1V，功率因数为99％。

由图2可以看出，在连续模式(CCM)下工作的功因校正升压变换器采用固定频率高频PWM电流平均技术，这类变换器的开关占空比是变化的，但开关周期相同。功率因数校正电路的核心是电流控制环，正比于输入整流电压的电流I和误差放大器输出电压在乘法器中相乘，产生电流I_MO，通过电阻R4产生一个与输入整流电压波形相同的电压。输入电流I_L通过取样电阻R5产生电压U5，它与R4上的电压相减后加在电流误差放大器的输入端。由于电流环是无差的，它必将迫使R4和R5上的电压差等于0，即迫使主回路电流跟踪输入整流电压呈正弦整流波形，从而使输入电流呈正弦波形。电流误差放大器输出电压与三角波电压在PWM比较器中比较后产生一个PWM触发脉冲，去驱动Q1开关管。脉宽调制的高频开关电流在提升电感L的作用下全周期向负载提供电能。

通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的具有功率因数校正的稳压光谱仪，该稳压系统体积小，电路简单，工作性能稳定、可靠，可直接集成到光谱仪的光源板电路上，光谱仪当输入的电网电压在较宽范围90V～260V波动时，输出电压不随输入电压波动变化，因此光谱仪光源电路可获得高度稳定的输入电压，仪器不外接稳压器，仍然能正常工作，并且该稳压系统具有功率因数补偿，电能利用率为99％，使光谱仪节省电耗。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的具有功率因数校正的稳压光谱仪。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的具有功率因数校正的稳压光谱仪，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。