本发明涉及光谱辐射定标技术领域，尤其涉及一种用于星上辐射定标的卤钨灯电源。
背景技术：
太阳辐射是地球最重要的外部能源，利用卫星载荷精确测量太阳光谱辐射，监测太阳活动变化对太阳光谱辐照度的影响，对于大气物理学的研究具有重要意义。为了保证载荷的测量精度及稳定性指标要求，需要对光学系统及探测器的长期变化进行修正，利用高精度、高稳定性的卤钨灯定期进行在轨辐射定标是解决该问题的主要手段，研制用于星上辐射定标的卤钨灯电源是高精度光谱辐射定标技术的关键。
卤钨灯电源主要分为直流稳压电源和直流稳流电源两种，对于发光强度稳定性要求较高的场合需要采用高性能的恒流电源。在现有技术中，广泛采用pwm脉宽调制技术来设计卤钨灯电源，通过微控制器产生某一固定频率的数字脉冲信号。采用该技术设计的卤钨灯电源具有效率高、损耗小的优点，但由于场效应管工作在开关状态，必然会产生开关噪声、造成电磁干扰问题，对于高精度的辐射定标要求则难以满足。
因此，如何克服现有的基于脉宽调制技术的卤钨灯电源在工作时产生开关噪声，以及如何达到高电流精度和高稳定性，成为本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种不产生开关噪声、高精度、高稳定性的用于星上辐射定标的卤钨灯电源。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种用于星上辐射定标的卤钨灯电源，其包括有卤钨灯、运算放大器、场效应管和采样电阻，所述卤钨灯的一端连接于功率电源，所述卤钨灯的另一端连接于场效应管的漏极，所述场效应管的源极连接于采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地，所述运算放大器的同相输入端用于接入基准电压，所述运算放大器的反相输入端连接于采样电阻的第一端，所述运算放大器的输出端电压传输至场效应管的栅极。
优选地，还包括有电压基准源，所述电压基准源的输出端连接于运算放大器的同相输入端，所述电压基准源用于为运算放大器提供基准电压。
优选地，所述电压基准源是型号为ad586的电压基准源，所述电压基准源的第8脚通过电容接地。
优选地，所述运算放大器的输出端通过限流电阻连接于场效应管的栅极。
优选地，所述场效应管的栅极连接有浪涌抑制单元。
优选地，所述浪涌抑制单元包括有瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管连接于场效应管的栅极与地之间。
优选地，所述卤钨灯是规格为8v/13w的卤钨灯，所述功率电源的输出电流为1.625a以上。
优选地，所述运算放大器是型号为op77的电压运算放大器。
优选地，所述场效应管是型号为2n7224的金属氧化物半导体场效应晶体管。
优选地，所述采样电阻是型号为rj711的合金箔固定电阻器。
本发明公开的用于星上辐射定标的卤钨灯电源中，当卤钨灯电流大于预设电流时，运算放大器的反相输入端电压增大致使其输出电压减小，所述场效应管的栅极电压减小，其漏极电流(即卤钨灯电流)随之减小；当电流小于预设电流时，运算放大器反相输入端电压减小致使其输出电压增大，所述场效应管的栅极电压增大，其漏极电流(即卤钨灯电流)随之增大。经过反馈回路的闭环调整，最终达到动态平衡状态，所述卤钨灯的电流等于电压基准源输出的基准电压与采样电阻阻值的商。因此，通过实时检测卤钨灯的电流并及时调整场效应管的栅极电压，实现了对卤钨灯的恒流控制。相比现有技术而言，本发明采用具有反馈回路的压控电流源结构，该结构电流源不会产生开关噪声，有利于实现高精度、高稳定性的辐射定标光源，同时，本发明电路结构简单、可靠性高，不需要微控制器和脉宽调制器的参与，硬件成本低。基于上述特点，使得本发明卤钨灯电源适合在光谱辐射定标技术领域推广应用，并具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明卤钨灯电源的组成框图。
图2为本发明卤钨灯电源的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种用于星上辐射定标的卤钨灯电源，结合图1和图2所示，其包括有卤钨灯lamp、运算放大器u2、场效应管v和采样电阻r2，所述卤钨灯lamp的一端连接于功率电源power12，所述卤钨灯lamp的另一端连接于场效应管v的漏极，所述场效应管v的源极连接于采样电阻r2的第一端，所述采样电阻r2的第二端接地，所述运算放大器u2的同相输入端用于接入基准电压，所述运算放大器u2的反相输入端连接于采样电阻r2的第一端，所述运算放大器u2的输出端电压传输至场效应管v的栅极。
上述卤钨灯电源的工作原理为：所述卤钨灯电源采用具有反馈回路的压控电流源结构，反馈控制环路由运算放大器u2、场效应管v和采样电阻r2组成，由于场效应管v的栅极电流为零，且流经采样电阻r2上的电流为卤钨灯电流，则采样电阻r2上的电压值可以实时表征卤钨灯电流。所述运算放大器u2对其同相输入端的基准电压与反相输入端的采样电压进行差分放大后，得到的输出电压作为场效应管v的栅极电压，该栅极电压直接决定流经场效应管v的漏极和源极的电流，即卤钨灯电流。
恒流过程中：当卤钨灯电流大于预设电流时，运算放大器u2的反相输入端电压增大致使其输出电压减小，所述场效应管v的栅极电压减小，其漏极电流(即卤钨灯电流)随之减小；当电流小于预设电流时，运算放大器u2反相输入端电压减小致使其输出电压增大，所述场效应管v的栅极电压增大，其漏极电流(即卤钨灯电流)随之增大。经过反馈回路的闭环调整，最终达到动态平衡状态，所述卤钨灯的电流等于电压基准源u1输出的基准电压与采样电阻r2阻值的商。因此，通过实时检测卤钨灯的电流并及时调整场效应管的栅极电压，实现了对卤钨灯的恒流控制。相比现有技术而言，本发明采用具有反馈回路的压控电流源结构，该结构电流源不会产生开关噪声，有利于实现高精度、高稳定性的辐射定标光源，同时，本发明电路结构简单、可靠性高，不需要微控制器和脉宽调制器的参与，硬件成本低。
本实施例还包括有电压基准源u1，所述电压基准源u1的输出端连接于运算放大器u2的同相输入端，所述电压基准源u1用于为运算放大器u2提供基准电压。进一步地，所述电压基准源u1是型号为ad586的电压基准源，所述电压基准源u1的第8脚通过电容c接地。该电压基准源u1采用线性稳压电源+12v供电，其8脚连接的电容c，可用于抑制电路的高频噪声。
本实施例中，所述运算放大器u2的输出端通过限流电阻r1连接于场效应管v的栅极。
作为一种优选方式，所述场效应管v的栅极连接有浪涌抑制单元1。其中，所述浪涌抑制单元1包括有瞬态电压抑制二极管d，所述瞬态电压抑制二极管d连接于场效应管v的栅极与地之间。该瞬态电压抑制二极管d的作用在于限制场效应管v的栅极电压，以防止卤钨灯在点亮瞬间阻值较小时而产生较大的浪涌电流。
本实施例中，所述卤钨灯lamp是规格为8v/13w的卤钨灯，所述功率电源power12的输出电流为1.625a以上。上述卤钨灯规格和功率电源输出电流的设置，仅作为一种应用举例，并不用于限制本发明。在实际应用中，要求功率电源的电流输出能力大于卤钨灯的工作电流即可，对于不同规格的卤钨灯而言，可选用相应输出能力的功率电源。
关于参数设置和器件选型，所述运算放大器u2是型号为op77的电压运算放大器。该运算放大器u2采用线性稳压电源±12v供电，其7脚连接电源+12v，4脚连接电源-12v。所述场效应管v是型号为2n7224的金属氧化物半导体场效应晶体管。所述采样电阻r2是型号为rj711的合金箔固定电阻器。
本发明公开的用于星上辐射定标的卤钨灯电源，当其进行工作状态后，运算放大器u2的同相输入端电压为5v，高于反相输入端电压0v，运算放大器u2的输出电压迅速增大，直到达到瞬态电压抑制二极管d的钳位电压，该电压经限流电阻r1到达场效应管v的栅级，当栅源电压大于开启电压后场效应管导通，电流开始流过卤钨灯及采样电阻r2，此时卤钨灯发光。随着运算放大器u2输出电压的升高，流经卤钨灯及采样电阻r2的电流逐渐增大，运算放大器u2的反相输入端电压逐渐增大，该反相输入端与同相输入端的电压差减小，运算放大器u2输出电压开始减小，经过上述反馈回路的闭环调整，最终达到动态平衡状态，其中，卤钨灯电流等于电压基准源u1输出的基准电压与采样电阻r2阻值的商。
本发明相比现有技术而言的有益效果在于，首先，本发明采用具有反馈回路的压控电流源结构，该结构电路不会产生开关噪声，有利于实现高精度、高稳定性的辐射定标光源；同时，本发明电路结构非常简单，可靠性高，不需要微控制器和脉宽调制器的参与，硬件成本低；其次，本发明通过增加一个瞬态电压抑制二极管d即可实现对卤钨灯点亮过程的浪涌抑制功能；再次，卤钨灯电流设置灵活，通过改变采样电阻r2阻值即可完成设定；此外，卤钨灯电流的精度和稳定性，只与电压基准源u1、采样电阻r2的温度漂移以及运算放大器u2的失调电压漂移有关，实际应用中，上述三种器件只需满足高性能指标要求即可设计出性能优异的卤钨灯电源。综上所述，本发明卤钨灯电源适合在光谱辐射定标技术领域推广应用，并具有较好的应用前景。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。