红外光源恒功率控制电路的制作方法

1.本发明属于红外光源功率输入控制技术领域。


背景技术：

2.现代光学测量仪器要求精度、检出限、稳定性越来越高。传统的光源驱动一般采用恒定电压源驱动，在红外光源两端直接加载电压，使光源直接发热、发光。在实际应用中发现，光源发光大部分依靠发热来产生光。红外光源功率比较大，整个系统中功率恒等式为：恒定电压源vcc功率p＝q1消耗热功率pq+红外光源功率pd；q1工作在可变电阻区，乘法器输出模拟量调整q1的电阻大小。达到调整加载在红外d1功率恒定。光源功率在实际应用中不断调整，多余的功率全都由q1本身发生热量消耗。这样系统会发出大量热，需要另外对q1做散热处理。同时造成浪费能源，q1热功率很大，没有被利用，全部以热量形式散发。第三，这样系统对输入电源vcc必须是恒压源，要求较高。第四，系统中的vcc不稳定会直接影响输出功率的稳定性。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例公开了一种红外光源恒功率控制电路，包括乘法器、变压器、第二电容、第一电容、第一电阻、第二电阻、肖基特二极管和pwm控制器；所述pwm控制器设置在乘法器和开关管之间，其将依据乘法器输入的功率模拟信号转换成pwm信号；所述变压器用于将直流电压直逆变成交流电，其原边输入pwm信号，其副边的第一端与肖基特二极管正极相连，其副边的第二端与地线相连；所述肖基特二极管的正极与变压器的副边相连，其负极与第一电阻相连和第一电容c1并联。
4.在本发明的具体实施例中，还包括第三电容，所述第三电容与变压器的副边和肖基特二极管的正极并联。
5.在本发明的具体实施例中，还包括第二电容和第二电阻，所述第二电容和第二电阻串联后和肖基特二极管并联；所述肖基特二极管的正极和第二电容相连，所述肖基特二极管的负极和第二电阻相连。
6.本发明的装置能降低对输入电源vcc要求，将电源vcc引入的噪声和纹波消除，减少能耗，能稳定输出功率。
附图说明
7.图1是恒功率控制驱动红外光源图。
8.图2是实施例电路原理图示意图。
具体实施方式
9.实施例(具体电容电阻具体型号和数值是否有限定)
10.cpu：可以是单片机。
11.pwm：脉冲宽度调制。
12.pwm控制器：可以采集模拟信号，将模拟信号转换为pwm的频率和占空比输出器件，也可以用微处理实现。
13.乘法器：将输入的两路模拟信号做相乘计算，输出计算后的模拟信号。
14.变压器：实现电源的隔离效果，特点是：输入功率pin＝输出功率pout。
15.本发明设计就是为了解决以上问题，驱动系统中引入变压器控制，可以使开关管q1工作在完全导通区，发热量非常小，通过控制变压器，将直流电压直逆变成交流电，整流后，加载到红外光源上，不再有功率耗能器件，大大降低功耗。而且对输入电源不再有苛刻要求，只需要输入功率大于负载红外光源功率即可，不在要求恒压或者恒流。
16.本发明利用变压器的基本特性，通过pwm控制器调整变压器的输出功率，通过采集负载的电压和电流乘积使得输出功率达到恒功率。将恒功率系统加载到红外光源两端，可以使红外发光功率输出恒定，光源恒定在光学仪器测量非常重要。可以提高仪器灵敏度、仪器检出限等优点。
17.如图2所示，本发明实施例公开了一种红外光源恒功率控制电路，包括变压器l1、第三电容c3、第二电容c2、第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、肖基特二极管d1以及pwm控制器；其中：
18.所述第一电阻r1为输出功率电流采样，所述第三电阻r3和第四电阻r4为输出功率电压采样，乘法器依据前述两个采样数据计算出实际功率。
19.所述pwm控制器设置在乘法器和开关管q1之间，其将依据乘法器输入的功率模拟信号转换成pwm信号，控制开关管q1使直流电源vcc经过变压器转变成变化的信号，根据变压器原理，输入主线圈的信号变化会转换成磁场，耦合到次级线圈输出。
20.所述变压器l1，其用于将直流电压直逆变成交流电，其原边输入pwm信号，其副边的第一端与第三电容c3并联和肖基特二极管d1正极相连，其副边的第二端与地线相连。
21.所述第二电容c2和第二电阻r2串联后与肖基特二极管d1并联，所述肖基特二极管d1正极与第二电容c2相连，所述肖基特二极管d1负极与第二电阻r2相连。
22.所述肖基特二极管d1的负极与第一电阻r1相连和与第一电容c1并联。
23.假设变压器采用主线圈和次级线圈匝数比为1:1，那么，a点的电压信号波形和主线圈被控制信号波形完全一样(不考虑变压器耦合的损耗，这个变压器损耗是指主线圈的功率耦合到次级线圈的功率损耗)，经过第三电容c3的滤波，在b点转换成标准正弦波。肖基特二极d1作用是半波整流，只有正弦信号的正半轴信号可以通过。第二电容c2和第二电阻r2构成rc滤波器，将vcc引入的噪声和纹波信号滤除。c点为整流后的信号波形，经过第一电容c1滤波变成直流信号。pwm输出信号为开关信号，信号可以调整频率和占空比，达到输出功率的恒定。
24.本发明设计中，因为开关管q1工作在两个状态，要不完全导通，电阻为0；要不完全关闭，电阻无穷大，不会发出大量热。
25.对比图1，图1中乘法器输出为模拟量，通过调整开关管q1电阻来消耗多余功率，进而达到输出功率恒定。但是这样系统会发出大量热，需要另外对开关管q1做散热处理；同时开关管q1的热能无法利用，导致能源浪费。
26.本发明的装置由于引入变压器的工作，使得对输入电源vcc要求降低，因为通过
pwm控制器可以快速调整q1的开关频率和占空比，达到从vcc转换的功率的恒定。降低了vcc要求，仅仅要求功率大于负载功率即可，这样就不必要求电源vcc必须是恒压源。同时本身变压器就是线圈构成，具备隔离效果。可以将变压器的线圈看做是电感，输入电源vcc的不稳定信号经过电感滤波。加上第二电容c2和第二电阻r2构成的rc专用滤波结构，可以进一步将电源vcc引入的噪声和纹波消除，实现输出功率的稳定，减少系统对输入电源稳定性的依赖。


技术特征：
1.红外光源恒功率控制电路，其特征在于，包括乘法器、变压器、第二电容、第一电容、第一电阻、第二电阻、肖基特二极管和pwm控制器；所述pwm控制器设置在乘法器和开关管之间，其将依据乘法器输入的功率模拟信号转换成pwm信号；所述变压器用于将直流电压直逆变成交流电，其原边输入pwm信号，其副边的第一端与肖基特二极管正极相连，其副边的第二端与地线相连；所述肖基特二极管的正极与变压器的副边相连，其负极与第一电阻相连和第一电容c1并联。2.依据权利要求1所述红外光源恒功率控制电路，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容与变压器的副边和肖基特二极管的正极并联。3.依据权利要求1所述红外光源恒功率控制电路，其特征在于，还包括第二电容和第二电阻，所述第二电容和第二电阻串联后和肖基特二极管并联；所述肖基特二极管的正极和第二电容相连，所述肖基特二极管的负极和第二电阻相连。

技术总结
本发明属于红外光源功率输入控制技术领域。本发明实施例公开了一种红外光源恒功率控制电路，包括乘法器、变压器、第二电容、第一电容、第一电阻、第二电阻、肖基特二极管和PWM控制器；所述PWM控制器设置在乘法器和开关管之间，其将依据乘法器输入的功率模拟信号转换成PWM信号；所述变压器用于将直流电压直逆变成交流电，其原边输入PWM信号，其副边的第一端与肖基特二极管正极相连，其副边的第二端与地线相连；所述肖基特二极管的正极与变压器的副边相连，其负极与第一电阻相连和第一电容C1并联。本发明的装置能降低对输入电源VCC要求，将电源VCC引入的噪声和纹波消除，减少能耗，能稳定输出功率。定输出功率。定输出功率。


技术研发人员：梁学军 刘娜 王巍 赵康
受保护的技术使用者：北京雪迪龙科技股份有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/11/25