专利名称：锌元素空心阴极灯专用高压电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种广泛应用于原子吸收光谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光分
析仪中的锌元素空心阴极灯专用高压电源。
背景技术：
现有锌元素空心阴极灯专用电源产品，控制部分大多采用脉宽调制(P丽)方式来 控制、调节输出电压及电流。由于锌灯负载从起辉到稳态工作的过程中存在较大的负载动 态范围，而这种单一的控制方式会造成负载有效功率下降，同时也会降低电源的转换效率 及灯的使用寿命，使整机损耗增加，体积增大，使长期工作的稳定性及可靠性受到影响。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种电路设计合理、可靠性及稳定性高 的锌元素空心阴极灯专用高压电源。 本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是一种锌元素空心阴极灯专用高压 电源，包括安装在壳体内的电源电路，其特征在于所述电源电路上焊有连接器、连接器、连 接器状态指示灯；电源电路由辅助电路、预稳控制电路、预稳驱动电路、输出控制及反馈电 路、输出驱动及输出电路组成闭环电路，预稳控制电路与预稳驱动电路连接；
所述辅助电路中的熔断器F的一端接交流供电输入L端，，另一端接交流滤波器FL 的1脚，交流供电输入N端接交流滤波器FL的2脚，交流滤波器FL的3脚和5脚分别接整 流桥BG的1脚和3脚，交流滤波器FL的4脚接大地，电容Cl正极接整流桥BG的2脚，电 容Cl的负极与整流桥BG的4脚相连并接热地； 所述预稳控制电路中的控制芯片Ul的2脚和5脚相连并接热地，控制芯片Ul的 1脚分别接电阻R3和电容C7的一端、光电耦合器U5的4脚，电阻R3和电容C7的另一端 与光电耦合器U5的3脚相连并接热地，光电耦合器U5的1脚接内部供电端Vcc，控制芯片 Ul的6脚接电阻R4的一端，控制芯片Ul的7脚分别接电阻Rl的一端、电容C5正极和二极 管D3的负极，控制芯片Ul的8脚分别接电容C4的正极和电阻R2的一端，电阻R2的另一 端接电容C6的一端和控制芯片Ul的4脚，电容C4和电容C5的负极及电容C6的另一端相 连并接热地，电阻Rl的另一端接辅助电路中整流桥BG的2脚，二极管D3的正极分别接电 阻R5的一端、二极管D4的负极和电容C8的正极，电阻R5的另一端接电容C9的正极和二 极管D2的负极，二极管D2的正极接辅助线圈的3端，辅助线圈的4端接电容C8和电容C9 的负极、二极管D4的正极及热地； 所述预稳驱动电路中的电阻R6和电容C2的一端相连后分别接变压器TRF1初级 线圈的1端和辅助电路中整流桥BG的2脚，电阻R6和电容C2的另一端相连后接二极管D1 的负极，变压器TRF1初级线圈的2端分别接三极管Tl的漏极和二极管Dl的正极，三极管 Tl的栅极接预稳控制电路中电阻R4的另一端，三极管T1的源极分别接电阻R7和电阻R8 的一端，电阻R7的另一端分别接电容C3的一端和预稳控制电路中控制芯片Ul的3脚，电
4阻R8与电容C3的另一端相连并接热地； 所述输出控制及反馈电路中控制芯片U2的13脚和15脚相连并接内部供电端 Vcc，控制芯片U2的16脚接电容C14的正极并作为基准输出端Vr，电容C14的负极接冷地， 控制芯片U2的1脚和3脚、10脚及12脚相连并接冷地，控制芯片U2的6脚通过电阻R21 接地，控制芯片U2的7脚通过电阻R23接电容C21的一端及控制芯片U2的5脚，控制芯片 U2的8脚接电容C20的一端，控制芯片U2的9脚分别接电阻R22和电容C19的一端，电容 C21、电容C20的另一端与电阻R22及电容C19的另一端相连并接冷地，放大器U3A的1脚 分别接电阻R29和电阻R30及电容C17的一端，电阻R29与电容C17的另一端相连且分别 接放大器U3A的2脚及电阻R25和R26的一端，放大器U3A的3脚分别接电阻R27和R28 及电容C18的一端，电阻R27的另一端接基准输出端Vr，电阻R28的另一端通过可变电阻 W2接冷地，电阻R26与电容C18的另一端相连并接冷地，电阻R30的另一端接三极管T4的 基极，三极管T4集电极接冷地，三极管T4的发射极通过电阻R31分别接电阻R24的一端和 预稳控制电路中光电耦合器U5的2脚，电阻R24的另一端接二极管D6的正极，放大器U3B 的7脚分别接电阻R20与电容C16的一端、二极管D6的负极，电阻R20与电容C16的另一 端相连后接放大器U3B的6脚及电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接电阻R17和R18 的一端，电阻R17的另一端接预稳输出Vout，放大器U3B的5脚分别接可变电阻Wl及电阻 R16的一端，电阻R16的另一端与电阻R18的另一端接冷地，可变电阻W1的另一端通过电阻 R15接基准输出端Vr，稳压芯片U4的1脚接预稳输出Vout，U4的3脚接电容C15的正极并 作为内部供电端Vcc，电容C15的负极接稳压芯片U4的2脚及冷地，放大器U3A的8脚接内 部供电端Vcc，放大器U3A的4脚接冷地； 所述输出驱动及输出电路中变压器TRF1次级线圈的5端通过二极管D5分别接电 容CIO的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端分别接电容Cll的正极、电感L2和电阻 R32的一端并作为预稳输出端Vout，电感L2另一端分别接电容C12的正极和变压器TRF2 初级线圈的2端，电容CIO、电容Cll及电容C12的负极和电阻R32的另一端与变压器TRF1 次级线圈的6端相连并接冷地，三极管T2和三极管T3的漏极分别接变压器TRF2初级线圈 的1端和3端，三极管T2和三极管T3的源极与电阻Rll及电阻R12的一端相连并接冷地， 三极管T2的栅极分别接电阻R9的一端和电阻Rll的另一端，三极管T3的栅极分别接电阻 R10的一端和电阻R12的另一端，电阻R9和电阻RIO的另一端分别接输出控制及反馈电路 中控制芯片U2的11脚和14脚，变压器TRF2次级线圈的4端通过电阻R13接输出0utl， 变压器TRF2次级线圈的5端分别接二极管D7的正极和二极管D8的负极，二极管D7和二 极管D9的负极相连并分别接电阻R14和电容C13的一端、输出控制及反馈电路中电阻R25 的另一端并作为电流检测输出Idet，二极管D9的正极和二极管D10的负极相连并作为输出 0ut2，二极管D8和二极管D10的正极以及电阻R14和电容C13的另一端相连并接冷地。
本发明的有益效果是整机对阳极电流(灯电流)具有内部可调及外部监测功能； 输出的阳极电流纹波小，稳流精度高；整机的长期稳定性好，温漂小，可靠性高；整体结构 紧凑，同比外形尺寸小，重量较轻，易于安装。
图1为本发明壳体的主视立体图。
图2为本发明壳体的后视立体图。 图3为本发明的电路连接框图并作为摘要附图。 图4为本发明的电路原理图。
具体实施例方式
如图1、2、3、4所示，锌元素空心阴极灯专用高压电源，包括安装在壳体内的电源 电路，其特征在于电源电路上焊有连接器1 、连接器2 、连接器3状态指示灯4 ;电源电路由 辅助电路、预稳控制电路、预稳驱动电路、输出控制及反馈电路、输出驱动及输出电路组成 闭环电路，预稳控制电路与预稳驱动电路连接； 该电源的预稳输出部分采用固定频率的电流型开关控制芯片，通过反馈控制其输 出占空比来调控预稳输出。这种电路响应时间快，电流传感和限制电路简单、灵活，能有效 抑制噪声干扰。 电源整机输出部分的控制芯片，采用固定频率、固定脉冲宽度，通过反馈控制、调 节其供电幅值的方式。这种电路在较大的负载动态范围下，具有很高的转换效率。
确保输入、输出、控制等的各个地间的独立路径；合理的PCB布局；优良的变压器 制作方式；选用低噪声、低温漂、高稳定性的元器件；良好地绝缘处理；较完善地电路结构 设计，保障整机电源的长期稳定性及可靠性。 工作、起辉高压一体化设计，整机采用金属外壳，并将壳体接地，有很好的电磁屏 蔽作用，提高电源的抗干扰能力。 连接器1、连接器2、连接器3和状态指示灯4固定在壳体的一侧，连接器2包括输 出电流检测Idet、参考地GND，连接器1包括大地端E、交流供电输入端N、 L，连接器3固定 在壳体的另一侧，包括高压输出0UT1、高压输出0UT2。
工作原理 交流供电输入(AC220V)通过交流滤波器FL和整流桥BG，在电容Cl两端得到约 300V的直流电压，作为预稳驱动部分的供电。同时，经过电阻R1启动控制芯片U1及整机电
源工作。 由控制芯片Ul及电阻R2、电容C6等组成预稳控制电路，从控制芯片Ul的6脚输 出的控制脉冲信号加到三极管Tl管的栅极上，并通过其放大作用来驱动高频变压器TRF1 的初级线圈，同时从R8上获取的三极管Tl管工作电流的采样值被送到控制芯片Ul的3脚， 在变压器TRF1的辅助线圈上感应的电压，通过二极管D2、电容C9、电阻R5、二极管D4等的 整流滤波后，再向控制芯片Ul供电，作为控制芯片Ul启动后的维持电压。
由控制芯片U2及电阻R21、电容C21等组成的控制电路采用开环输出，通过控制 芯片U2的11脚和14脚，输出的控制脉冲信号分别加到三极管T2管和三极管T3管的栅极 上，并通过它们的放大作用来驱动高频变压器TRF2的初级线圈，而变压器TRF1的次级线圈 输出的交流电压，通过二极管D5、电容C10、电感L1、电感L2等的整流和滤波，获得的直流电 压作为输出驱动部分的供电。 在变压器TRF2的次级线圈上产生的交流高压作为锌灯供电电源的输出，输出的 灯电流，通过二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10的整流后，在电阻R14上获得的电 流采样信号，通过由电阻R25、电阻R26、电阻R28、可变电阻W2及放大器U3A等组成的电流反馈电路与由电阻R17、电阻R18、可变电阻Wl及放大器U3B等组成的预稳输出电压反馈电 路，一起通过光电耦合器U5送到控制芯片U1的l肚卩，控制其输出占空比，进而改变预稳输 出电压的幅值，最终完成(锌灯)负载电压和电流的控制。
权利要求
一种锌元素空心阴极灯专用高压电源，包括安装在壳体内的电源电路，其特征在于所述电源电路上焊有连接器(1)、连接器(2)、连接器(3)状态指示灯(4)；电源电路由辅助电路、预稳控制电路、预稳驱动电路、输出控制及反馈电路、输出驱动及输出电路组成闭环电路，预稳控制电路与预稳驱动电路连接；所述辅助电路中的熔断器F的一端接交流供电输入L端，，另一端接交流滤波器FL的1脚，交流供电输入N端接交流滤波器FL的2脚，交流滤波器FL的3脚和5脚分别接整流桥BG的1脚和3脚，交流滤波器FL的4脚接大地，电容C1正极接整流桥BG的2脚，电容C1的负极与整流桥BG的4脚相连并接热地；所述预稳控制电路中的控制芯片U1的2脚和5脚相连并接热地，控制芯片U1的1脚分别接电阻R3和电容C7的一端、光电耦合器U5的4脚，电阻R3和电容C7的另一端与光电耦合器U5的3脚相连并接热地，光电耦合器U5的1脚接内部供电端Vcc，控制芯片U1的6脚接电阻R4的一端，控制芯片U1的7脚分别接电阻R1的一端、电容C5正极和二极管D3的负极，控制芯片U1的8脚分别接电容C4的正极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C6的一端和控制芯片U1的4脚，电容C4和电容C5的负极及电容C6的另一端相连并接热地，电阻R1的另一端接辅助电路中整流桥BG的2脚，二极管D3的正极分别接电阻R5的一端、二极管D4的负极和电容C8的正极，电阻R5的另一端接电容C9的正极和二极管D2的负极，二极管D2的正极接辅助线圈的3端，辅助线圈的4端接电容C8和电容C9的负极、二极管D4的正极及热地；所述预稳驱动电路中的电阻R6和电容C2的一端相连后分别接变压器TRF1初级线圈的1端和辅助电路中整流桥BG的2脚，电阻R6和电容C2的另一端相连后接二极管D1的负极，变压器TRF1初级线圈的2端分别接三极管T1的漏极和二极管D1的正极，三极管T1的栅极接预稳控制电路中电阻R4的另一端，三极管T1的源极分别接电阻R7和电阻R8的一端，电阻R7的另一端分别接电容C3的一端和预稳控制电路中控制芯片U1的3脚，电阻R8与电容C3的另一端相连并接热地；所述输出控制及反馈电路中控制芯片U2的13脚和15脚相连并接内部供电端Vcc，控制芯片U2的16脚接电容C14的正极并作为基准输出端Vr，电容C14的负极接冷地，控制芯片U2的1脚和3脚、10脚及12脚相连并接冷地，控制芯片U2的6脚通过电阻R21接地，控制芯片U2的7脚通过电阻R23接电容C21的一端及控制芯片U2的5脚，控制芯片U2的8脚接电容C20的一端，控制芯片U2的9脚分别接电阻R22和电容C19的一端，电容C21、电容C20的另一端与电阻R22及电容C19的另一端相连并接冷地，放大器U3A的1脚分别接电阻R29和电阻R30及电容C17的一端，电阻R29与电容C17的另一端相连且分别接放大器U3A的2脚及电阻R25和R26的一端，放大器U3A的3脚分别接电阻R27和R28及电容C18的一端，电阻R27的另一端接基准输出端Vr，电阻R28的另一端通过可变电阻W2接冷地，电阻R26与电容C18的另一端相连并接冷地，电阻R30的另一端接三极管T4的基极，三极管T4集电极接冷地，三极管T4的发射极通过电阻R31分别接电阻R24的一端和预稳控制电路中光电耦合器U5的2脚，电阻R24的另一端接二极管D6的正极，放大器U3B的7脚分别接电阻R20与电容C16的一端、二极管D6的负极，电阻R20与电容C16的另一端相连后接放大器U3B的6脚及电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别接电阻R17和R18的一端，电阻R17的另一端接预稳输出Vout，放大器U3B的5脚分别接可变电阻W1及电阻R16的一端，电阻R16的另一端与电阻R18的另一端接冷地，可变电阻W1的另一端通过电阻R15接基准输出端Vr，稳压芯片U4的1脚接预稳输出Vout，U4的3脚接电容C15的正极并作为内部供电端Vcc，电容C15的负极接稳压芯片U4的2脚及冷地，放大器U3A的8脚接内部供电端Vcc，放大器U3A的4脚接冷地；所述输出驱动及输出电路中变压器TRF1次级线圈的5端通过二极管D5分别接电容C10的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端分别接电容C11的正极、电感L2和电阻R32的一端并作为预稳输出端Vout，电感L2另一端分别接电容C12的正极和变压器TRF2初级线圈的2端，电容C10、电容C11及电容C12的负极和电阻R32的另一端与变压器TRF1次级线圈的6端相连并接冷地，三极管T2和三极管T3的漏极分别接变压器TRF2初级线圈的1端和3端，三极管T2和三极管T3的源极与电阻R11及电阻R12的一端相连并接冷地，三极管T2的栅极分别接电阻R9的一端和电阻R11的另一端，三极管T3的栅极分别接电阻R10的一端和电阻R12的另一端，电阻R9和电阻R10的另一端分别接输出控制及反馈电路中控制芯片U2的11脚和14脚，变压器TRF2次级线圈的4端通过电阻R13接输出Out1，变压器TRF2次级线圈的5端分别接二极管D7的正极和二极管D8的负极，二极管D7和二极管D9的负极相连并分别接电阻R14和电容C13的一端、输出控制及反馈电路中电阻R25的另一端并作为电流检测输出Idet，二极管D9的正极和二极管D10的负极相连并作为输出Out2，二极管D8和二极管D10的正极以及电阻R14和电容C13的另一端相连并接冷地。
2.根据权利要求1所述的锌元素空心阴极灯专用高压电源，其特征在于所述连接器(1)、连接器(2)、连接器(3)和状态指示灯(4)固定在壳体的一侧，连接器(2)包括输出电流检测Idet、参考地GND，连接器(1)包括大地端E、交流供电输入端N、 L，连接器(3)固定在壳体的另一侧，包括高压输出0UT1、高压输出0UT2。
全文摘要
本发明涉及一种锌元素空心阴极灯专用高压电源，包括安装在壳体内的电源电路，电源电路上焊有连接器、连接器、连接器状态指示灯；电源电路由辅助电路、预稳控制电路、预稳驱动电路、输出控制及反馈电路、输出驱动及输出电路组成闭环电路，预稳控制电路与预稳驱动电路连接；本发明的有益效果是整机对阳极电流(灯电流)具有内部可调及外部监测功能；输出的阳极电流纹波小，稳流精度高；整机的长期稳定性好，温漂小，可靠性高；整体结构紧凑，同比外形尺寸小，重量较轻，易于安装。
文档编号H05B41/28GK101742793SQ20091026020
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者于亮, 刘云滨, 殷生鸣 申请人:天津市东文高压电源厂