专利名称：新型脉冲式氘灯电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于光谱测量中的新型脉冲式氘灯电源。
背景技术：
现有氘灯光源每次点燃需要很长的预热时间，很不适应测量的快速节奏，不能满足随时检测的需求。氘灯源多在恒流下工作，对于以脉冲方式工作的输出负载(氘灯)，由 于负载动态范围大，其供电电源的控制部分若采用常规固定频率的PWM方式，一方面需要 变压器辅助绕组，另一方面会造成电源功率转换效率大大降低，待机能耗增加，传导及辐射 干扰加大，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，本实用新型提供了可靠性及稳定性高的新型脉冲式氘 灯电源。本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是一种新型脉冲式氘灯电源，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两个连接器和状态指示灯，所 述电源电路包括辅助电路、灯丝控制及驱动电路、阳极控制及驱动电路、灯电流电压反馈电 路、灯丝输出电路、阳极高压输出电路、状态显示电路、脉冲控制电路，所述辅助电路一路通 过灯丝控制及驱动电路与灯丝输出电路连接，另一路通过阳极控制及驱动电路分别与灯电 流电压反馈电路、阳极高压输出电路连接，所述阳极高压输出电路分别与脉冲控制电路、状 态显示电路、灯电流电压反馈电路连接；辅助电路中交流供电输入L端分别接熔断器F的一端和稳压芯片U4的1脚，熔断 器F的另一端接交流滤波电感Ll的1脚，电容C2和电容C3分别并联在交流滤波电感Ll的 1脚、3脚和2脚、4脚，交流滤波电感Ll的2脚分别接电容C4的一端、二极管Dl的正极和 整流桥BG的1脚，整流桥BG的2脚接电容Cl的正极，电容Cl的负极与整流桥BG的4脚 相连并接热地GND，电容C4的另一端与电容C5的一端相连并接大地E端，电容C5的另一端 分别接整流桥BG的3脚和交流滤波电感Ll的4脚，交流供电输入N端分别接稳压芯片U4 的2脚和电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接交流滤波电感Ll的3脚，稳压芯片U4的3脚 接电阻R2的一端并作为内部供电端Vcc，基准源U5的1脚和3脚短接后分别接电阻R2的 另一端、电容C12的正极并作为基准输出端Vref，基准源U5的2脚与电容C12的负极及稳 压芯片U4的4脚相连并接信号地Gs ；所述灯丝控制及驱动电路中，控制芯片Ul的1脚分别接电容C7和电阻R3及电阻 R8的一端，电容C7和电阻R3的另一端接热地GND，电阻R8的另一端分别接电阻R9的一端 和变压器TRFl辅助线圈的3端，电阻R9的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分 别接电容C6的正极、二极管D4的负极和控制芯片Ul的6脚，电容C6的负极和二极管D4的 正极及变压器TRFl辅助线圈的4端相连并接热地GND，控制芯片Ul的2脚通过电阻R4接 控制芯片Ul的4脚及热地GND，控制芯片Ul的5脚通过电阻R5接三极管Tl的栅极，控制芯片Ul的3脚通过电阻R6分别接三极管Tl的源极和电阻Rll的一端，电阻Rll的另一端 接热地GND，变压器TRFl初级线圈的2端分别接三极管Tl的漏极和二极管D2的正极，电阻 R7和电容C8并联，其一端接二极管D2的负极，其另一端分别接变压器TRFl初级线圈的1 端和辅助电路中电容Cl的正极，控制芯片Ul的8脚通过电阻RlO接辅助电路中二极管Dl 的负极；所述阳极控制及驱动电路中，控制芯片U2的1脚分别接电容ClO和电阻R12及电阻R17的一端，电容ClO和电阻R12的另一端接热地GND，电阻R17的另一端分别接电阻 R18的一端和变压器TRF2辅助线圈的3端，电阻R18的另一端接二极管D6的正极，二极管 D6的负极分别接电容C9的正极、二极管D7的负极和控制芯片U2的6脚，电容C9的负极 和二极管D7的正极及变压器TRF2辅助线圈的4端相连并接热地GND，控制芯片U2的2脚 通过电阻R13接U2的4脚及热地GND，控制芯片U2的5脚通过电阻R14接三极管T2的栅 极，控制芯片U2的3脚通过电阻R15分别接三极管T2的源极和电阻R20的一端，电阻R20 的另一端接热地GND，变压器TRF2初级线圈的2端分别接三极管T2的漏极和二极管D5的 正极，电阻R16和电容Cll并联，其一端接二极管D5的负极，另一端分别接变压器TRF2初 级线圈的1端和辅助电路中电容Cl的正极，控制芯片U2的8脚通过电阻R19接辅助电路 中二极管Dl的负极；所述灯电流电压反馈电路中，放大器U3A的4脚接内部供电端Vcc，放大器U3A的 11脚接信号地Gs，放大器U3A的1脚分别接电容C14的一端和二极管D9的负极，电容C14 的另一端接放大器U3A的2脚和电阻R26的一端，电阻R26的另一端接信号地Gs，放大器 U3A的3脚分别接电阻R24和电阻R25的一端，电阻R24的另一端接电位器I-Wl的3端， 电位器I-Wl的1端接基准输出端Vref，放大器U3B的5脚分别接电阻R23的一端和电位 器I-Wl的2端，放大器U3B的6脚分别接电阻R21的一端和电容C13的一端，电阻R21的 另一端分别接电阻R22和电阻R28的一端，电阻R22和电阻R23的另一端相连并接信号地 Gs，放大器U3B的7脚分别接电容C13的另一端和二极管D8的负极，二极管D8的正极和二 极管D9的正极相连并接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接光电耦合器TO的2脚，光电 耦合器U6的1脚接内部供电端Vcc，光电耦合器U6的3脚接热地GND，光电耦合器TO的4 脚接阳极控制及驱动电路中控制芯片U2的2脚；所述灯丝输出电路中，变压器TRFl次级线圈的5端通过二极管DlO分别接电容 C15的正极、电阻R41和电感L2的一端，电感L2的另一端接电容C16的正极并作为灯丝输 出端Vf I +，电容C15和电容C16的负极及电阻R41的另一端与变压器TRFl次级线圈的6端 相连并接输出地HG，同时作为灯丝输出端Vf-；所述阳极高压输出电路中，变压器TRF2次级线圈的5端分别接二极管D15的正 极和电容C17的一端，二极管D15的负极分别接电容C22的正极和电感L3的一端，电感L3 的另一端分别接电容C23的正极、灯电流电压反馈电路中电阻R28的另一端、二极管D16的 正极和电阻R29的一端，二极管D16的负极通过电阻R30接电阻R33的一端及高压输出端 +HV,电容C17的另一端分别接电容C19的一端、二极管Dll的负极和二极管D12的正极，电 容C19的另一端分别接二极管D13的负极和二极管D14的正极，二极管Dll的正极分别接 电容C18和电容C21的一端及变压器TRF2次级线圈的6端，电容C18的另一端分别接电容 C20的一端、二极管D12的负极和二极管D13的正极，电容C20的另一端分别接二极管D14的负极和电阻R32的一端，电阻R32的另一端分别接电容C21的另一端和电阻R33的另一 端，电容C23和C22的负极及电阻R29的另一端相连并分别接电阻R31的一端、灯电流电压 反馈电路中电阻R25的另一端、变压器TRF2次级线圈的6端，电阻R31的另一端接信号地 Gs ； 所述状态显示电路中，放大器U3C的9脚分别接电容C24的一端、电阻R34和电阻 R35的一端，电阻R35的另一端接基准输出端Vref，电阻R34的另一端接阳极高压输出电路 中变压器TRF2次级线圈的6端，电容C24的另一端分别接放大器U3C的8脚和发光二极管 LD的正极，发光二极管LD的负极通过电阻R36接放大器U3C的10脚并接信号地Gs ；所述脉冲控制电路中，放大器U3D的12脚分别通过电阻R39接信号地Gs、通 过电 阻R40接脉冲控制输入端Vip，放大器U3D的13脚分别接电容C25和电阻R38的一端，放 大器U3D的14脚分别接电容C25的另一端和三极管T3的栅极，三极管T3的源极接输出地 HG，三极管T3的漏极分别接电阻R37的一端和电阻R38的另一端，电阻R37的另一端接信 号地Gs。本实用新型的有益效果是脉冲输出的响应时间短，频率范围宽；功率转换效率 高，待机能耗及电磁干扰小；具有过压、过流及过热关断保护功能；整机长期工作稳定性 好，可靠性高，温漂小；整体结构紧凑，同比外形尺寸小，重量轻，控制方便，易于安装。
图1为本实用新型的壳体主视立体图。图2为本实用新型的电路连接框图。图3为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，种新型脉冲式氘灯电源，包括安装在壳体内的电源电路，电源电 路上焊有连接器1、连接器2和状态指示灯3，电源电路包括辅助电路、灯丝控制及驱动电 路、阳极控制及驱动电路、灯电流电压反馈电路、灯丝输出电路、阳极高压输出电路、状态显 示电路、脉冲控制电路，辅助电路一路通过灯丝控制及驱动电路与灯丝输出电路连接，另一 路通过阳极控制及驱动电路分别与灯电流电压反馈电路、阳极高压输出电路连接，阳极高 压输出电路分别与脉冲控制电路、状态显示电路、灯电流电压反馈电路连接；主要控制部分采用准谐振方式设计，提高了电源转换效率，降低待机能耗和电磁 干扰。交流供电经整流、滤波后，由直流干线自供电，无需变压器的辅助绕组或相关无源元 件，具有完善的过压、过流及过热关断保护功能。在轻载时以跳跃周期工作，由于其是在低 的初级峰值电流出现，可以将产生的噪声降至很低。工作、起辉高压一体化设计，通过外部 脉冲信号控制电子开关，并最终控制脉冲高压输出。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和状态指示灯3固定在壳体的一侧，连接器1包括高压输出端 +HV、输出地HG、灯丝输出端Vf-、灯丝输出端Vf+、信号地Gs和脉冲控制输入端Vip顺序排 列，连接器2包括大地端E、交流供电输入端N、交流供电输入端L。[0021]工作原理交流供电输入(AC220V)通过交流滤波电感和整流桥BG，在电容Cl两 端得到约300V的直流电压，给灯丝控制及驱动电路和阳极控制及驱动电路供电。同时通过 稳压芯片U4为内部控制电路提供基准及工作电压。在灯丝控制及驱动电路中，由控制芯片Ul与高频变压器TRFl的初级线圈、辅助线圈及MOS三极管Tl等组成离线式、准谐振功率变换器。其中控制芯片Ul的5脚输出的驱 动信号，通过控制三极管Tl管的栅极来驱动TRFl的初级线圈，并将在电阻Rll上获得的初 级工作电流采样信号送给控制芯片Ul的3脚。变压器TRFl的辅助线圈，一方面通过二极 管D3、二极管D4、电容C6等的整流、滤波及稳压后送到控制芯片Ul的6脚，作为其工作电 源；另一方面通过电阻R8将采得的初级零电流检测信号送到控制芯片Ul的1脚，进而控制 控制芯片Ul的输出。在变压器TRFl的次级线圈上产生的交流电压，通过二极管D10、电容C15、电感L2 及电容Ci6等的整流、滤波后作为灯丝输出。在阳极控制及驱动电路中，由控制芯片U2与高频变压器TRF2的初级线圈、辅助线 圈及MOS管T2等组成离线式、准谐振功率变换器。其中，控制芯片U2的5脚输出的驱动信 号，通过控制T2管的栅极来驱动变压器TRF2的初级线圈，并将在电阻R20上获得的初级工 作电流采样信号送给控制芯片U2的3脚。变压器TRF2的辅助线圈，一方面通过二极管D6、 二极管D7、电容C9等的整流、滤波及稳压后送到控制芯片U2的6脚，作为其工作电源；另 一方面通过电阻R17将采得的初级零电流检测信号送到控制芯片U2的1脚，进而控制控制 芯片U2的输出。在变压器TRF2的次级线圈上产生的交流高压，一路通过二极管Dl广二极管D14 及电容Cl7 电容C20等组成的倍压电路，与另一路通过二极管D15、电容C22、电感L3及电 容C23等的整流、滤波后一起作为阳极高压输出，同时将输出的灯电流和灯电压采样信号 送到灯电流电压反馈电路。在灯电流电压反馈电路中，灯电流和灯电压采样信号分别通过放大器U3A及放大 器U3B等组成的反馈网络后，一起通过光耦U6去控制控制芯片U2的2脚。灯电流采样信号通过基准输出端Vref、放大器U3C、电阻R34及电阻R35等组成的 状态显示电路，控制状态指示灯。在脉冲控制电路中，通过外部脉冲信号控制由放大器U3D和三极管T3管等组成的 脉冲开关电路，并最终控制脉冲阳极高压输出。
权利要求一种新型脉冲式氘灯电源，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)和状态指示灯(3)，所述电源电路包括辅助电路、灯丝控制及驱动电路、阳极控制及驱动电路、灯电流电压反馈电路、灯丝输出电路、阳极高压输出电路、状态显示电路、脉冲控制电路，所述辅助电路一路通过灯丝控制及驱动电路与灯丝输出电路连接，另一路通过阳极控制及驱动电路分别与灯电流电压反馈电路、阳极高压输出电路连接，所述阳极高压输出电路分别与脉冲控制电路、状态显示电路、灯电流电压反馈电路连接；辅助电路中交流供电输入L端分别接熔断器F的一端和稳压芯片U4的1脚，熔断器F的另一端接交流滤波电感L1的1脚，电容C2和电容C3分别并联在交流滤波电感L1的1脚、3脚和2脚、4脚，交流滤波电感L1的2脚分别接电容C4的一端、二极管D1的正极和整流桥BG的1脚，整流桥BG的2脚接电容C1的正极，电容C1的负极与整流桥BG的4脚相连并接热地GND，电容C4的另一端与电容C5的一端相连并接大地E端，电容C5的另一端分别接整流桥BG的3脚和交流滤波电感L1的4脚，交流供电输入N端分别接稳压芯片U4的2脚和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接交流滤波电感L1的3脚，稳压芯片U4的3脚接电阻R2的一端并作为内部供电端Vcc，基准源U5的1脚和3脚短接后分别接电阻R2的另一端、电容C12的正极并作为基准输出端Vref，基准源U5的2脚与电容C12的负极及稳压芯片U4的4脚相连并接信号地Gs；所述灯丝控制及驱动电路中，控制芯片U1的1脚分别接电容C7和电阻R3及电阻R8的一端，电容C7和电阻R3的另一端接热地GND，电阻R8的另一端分别接电阻R9的一端和变压器TRF1辅助线圈的3端，电阻R9的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电容C6的正极、二极管D4的负极和控制芯片U1的6脚，电容C6的负极和二极管D4的正极及变压器TRF1辅助线圈的4端相连并接热地GND，控制芯片U1的2脚通过电阻R4接控制芯片U1的4脚及热地GND，控制芯片U1的5脚通过电阻R5接三极管T1的栅极，控制芯片U1的3脚通过电阻R6分别接三极管T1的源极和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接热地GND，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D2的正极，电阻R7和电容C8并联，其一端接二极管D2的负极，其另一端分别接变压器TRF1初级线圈的1端和辅助电路中电容C1的正极，控制芯片U1的8脚通过电阻R10接辅助电路中二极管D1的负极；所述阳极控制及驱动电路中，控制芯片U2的1脚分别接电容C10和电阻R12及电阻R17的一端，电容C10和电阻R12的另一端接热地GND，电阻R17的另一端分别接电阻R18的一端和变压器TRF2辅助线圈的3端，电阻R18的另一端接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别接电容C9的正极、二极管D7的负极和控制芯片U2的6脚，电容C9的负极和二极管D7的正极及变压器TRF2辅助线圈的4端相连并接热地GND，控制芯片U2的2脚通过电阻R13接U2的4脚及热地GND，控制芯片U2的5脚通过电阻R14接三极管T2的栅极，控制芯片U2的3脚通过电阻R15分别接三极管T2的源极和电阻R20的一端，电阻R20的另一端接热地GND，变压器TRF2初级线圈的2端分别接三极管T2的漏极和二极管D5的正极，电阻R16和电容C11并联，其一端接二极管D5的负极，其另一端分别接变压器TRF2初级线圈的1端和辅助电路中电容C1的正极，控制芯片U2的8脚通过电阻R19接辅助电路中二极管D1的负极；所述灯电流电压反馈电路中，放大器U3A的4脚接内部供电端Vcc，放大器U3A的11脚接信号地Gs，放大器U3A的1脚分别接电容C14的一端和二极管D9的负极，电容C14的另一端接放大器U3A的2脚和电阻R26的一端，电阻R26的另一端接信号地Gs，放大器U3A的3脚分别接电阻R24和电阻R25的一端，电阻R24的另一端接电位器I-W1的3端，电位器I-W1的1端接基准输出端Vref，放大器U3B的5脚分别接电阻R23的一端和电位器I-W1的2端，放大器U3B的6脚分别接电阻R21的一端和电容C13的一端，电阻R21的另一端分别接电阻R22和电阻R28的一端，电阻R22和电阻R23的另一端相连并接信号地Gs，放大器U3B的7脚分别接电容C13的另一端和二极管D8的负极，二极管D8的正极和二极管D9的正极相连并接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接光电耦合器U6的2脚，光电耦合器U6的1脚接内部供电端Vcc，光电耦合器U6的3脚接热地GND，光电耦合器U6的4脚接阳极控制及驱动电路中控制芯片U2的2脚；所述灯丝输出电路中，变压器TRF1次级线圈的5端通过二极管D10分别接电容C15的正极、电阻R41和电感L2的一端，电感L2的另一端接电容C16的正极并作为灯丝输出端Vf|+，电容C15和电容C16的负极及电阻R41的另一端与变压器TRF1次级线圈的6端相连并接输出地HG，同时作为灯丝输出端Vf-；所述阳极高压输出电路中，变压器TRF2次级线圈的5端分别接二极管D15的正极和电容C17的一端，二极管D15的负极分别接电容C22的正极和电感L3的一端，电感L3的另一端分别接电容C23的正极、灯电流电压反馈电路中电阻R28的另一端、二极管D16的正极和电阻R29的一端，二极管D16的负极通过电阻R30接电阻R33的一端及高压输出端+HV，电容C17的另一端分别接电容C19的一端、二极管D11的负极和二极管D12的正极，电容C19的另一端分别接二极管D13的负极和二极管D14的正极，二极管D11的正极分别接电容C18和电容C21的一端及变压器TRF2次级线圈的6端，电容C18的另一端分别接电容C20的一端、二极管D12的负极和二极管D13的正极，电容C20的另一端分别接二极管D14的负极和电阻R32的一端，电阻R32的另一端分别接电容C21的另一端和电阻R33的另一端，电容C23和C22的负极及电阻R29的另一端相连并分别接电阻R31的一端、灯电流电压反馈电路中电阻R25的另一端、变压器TRF2次级线圈的6端，电阻R31的另一端接信号地Gs；所述状态显示电路中，放大器U3C的9脚分别接电容C24的一端、电阻R34和电阻R35的一端，电阻R35的另一端接基准输出端Vref，电阻R34的另一端接阳极高压输出电路中变压器TRF2次级线圈的6端，电容C24的另一端分别接放大器U3C的8脚和发光二极管LD的正极，发光二极管LD的负极通过电阻R36接放大器U3C的10脚并接信号地Gs；所述脉冲控制电路中，放大器U3D的12脚分别通过电阻R39接信号地Gs、通过电阻R40接脉冲控制输入端Vip，放大器U3D的13脚分别接电容C25和电阻R38的一端，放大器U3D的14脚分别接电容C25的另一端和三极管T3的栅极，三极管T3的源极接输出地HG，三极管T3的漏极分别接电阻R37的一端和电阻R38的另一端，电阻R37的另一端接信号地Gs。
2.根据权利要求1所述的新型脉冲式氘灯电源，其特征在于所述连接器(1)、连接器 (2)和状态指示灯(3)固定在壳体的一侧，连接器⑴包括高压输出端+HV、输出地HG、灯丝 输出端Vf-、灯丝输出端Vf+、信号地Gs和脉冲控制输入端Vip顺序排列，连接器(2)包括 大地端E、交流供电输入端N、交流供电输入端L。
专利摘要本实用新型涉及一种新型脉冲式氘灯电源，包括安装在壳体内的电源电路，电源电路上焊有两个连接器和状态指示灯，电源电路包括辅助电路、灯丝控制及驱动电路、阳极控制及驱动电路、灯电流电压反馈电路、灯丝输出电路、阳极高压输出电路、状态显示电路、脉冲控制电路，辅助电路一路通过灯丝控制及驱动电路与灯丝输出电路连接，另一路通过阳极控制及驱动电路分别与灯电流电压反馈电路、阳极高压输出电路连接，阳极高压输出电路分别与脉冲控制电路、状态显示电路、灯电流电压反馈电路连接；该电源脉冲输出的响应时间短，频率范围宽；功率转换效率高，待机能耗及电磁干扰小；具有过压、过流及过热关断保护功能；整机长期工作稳定性好，可靠性高，温漂小；整体结构紧凑，同比外形尺寸小，重量轻，控制方便，易于安装。
文档编号H05B41/30GK201577230SQ20092035010
公开日2010年9月8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