新型脈衝式氘燈電源的製作方法
2023-10-05 13:27:34 2
專利名稱：新型脈衝式氘燈電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於光譜測量中的新型脈衝式氖燈電源。
背景技術：
現有氖燈光源每次點燃需要很長的預熱時間，很不適應測量的快速節奏，不能滿 足隨時檢測的需求。氖燈源多在恆流下工作，對於以脈衝方式工作的輸出負載(氖燈)，由 於負載動態範圍大，其供電電源的控制部分若採用常規固定頻率的P麗方式， 一方面需要 變壓器輔助繞組，另一方面會造成電源功率轉換效率大大降低，待機能耗增加，傳導及輻射 幹擾加大，體積增大，使長期工作的穩定性及可靠性受到影響。
發明內容
鑑於現有技術存在的不足，本發明提供了可靠性及穩定性高的新型脈衝式氖燈電 源。 本發明為實現上述目的，所採取的技術方案是一種新型脈衝式氖燈電源，包括安 裝在殼體內的電源電路，其特徵在於電源電路上焊有兩個連接器和狀態指示燈，所述電源 電路包括輔助電路、燈絲控制及驅動電路、陽極控制及驅動電路、燈電流電壓反饋電路、燈 絲輸出電路、陽極高壓輸出電路、狀態顯示電路、脈衝控制電路，所述輔助電路一路通過燈 絲控制及驅動電路與燈絲輸出電路連接，另一路通過陽極控制及驅動電路分別與燈電流電 壓反饋電路、陽極高壓輸出電路連接，所述陽極高壓輸出電路分別與脈衝控制電路、狀態顯 示電路、燈電流電壓反饋電路連接； 輔助電路中交流供電輸入L端分別接熔斷器F的一端和穩壓晶片U4的1腳，熔斷 器F的另一端接交流濾波電感L1的l腳，電容C2和電容C3分別並聯在交流濾波電感L1的 1腳、3腳和2腳、4腳，交流濾波電感Ll的2腳分別接電容C4的一端、二極體Dl的正極和 整流橋BG的1腳，整流橋BG的2腳接電容Cl的正極，電容Cl的負極與整流橋BG的4腳 相連並接熱地GND，電容C4的另一端與電容C5的一端相連並接大地E端，電容C5的另一端 分別接整流橋BG的3腳和交流濾波電感Ll的4腳，交流供電輸入N端分別接穩壓晶片U4 的2腳和電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接交流濾波電感Ll的3腳，穩壓晶片U4的3腳 接電阻R2的一端並作為內部供電端Vcc，基準源U5的1腳和3腳短接後分別接電阻R2的 另一端、電容C12的正極並作為基準輸出端Vref ，基準源U5的2腳與電容C12的負極及穩 壓晶片U4的4腳相連並接信號地Gs ; 所述燈絲控制及驅動電路中，控制晶片U1的1腳分別接電容C7和電阻R3及電阻 R8的一端，電容C7和電阻R3的另一端接熱地GND，電阻R8的另一端分別接電阻R9的一端 和變壓器TRF1輔助線圈的3端，電阻R9的另一端接二極體D3的正極，二極體D3的負極分 別接電容C6的正極、二極體D4的負極和控制晶片U1的6腳，電容C6的負極和二極體D4的 正極及變壓器TRF1輔助線圈的4端相連並接熱地GND，控制晶片Ul的2腳通過電阻R4接 控制晶片U1的4腳及熱地GND，控制晶片U1的5腳通過電阻R5接三極體Tl的柵極，控制晶片Ul的3腳通過電阻R6分別接三極體Tl的源極和電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端 接熱地GND，變壓器TRF1初級線圈的2端分別接三極體T1的漏極和二極體D2的正極，電阻 R7和電容C8並聯，其一端接二極體D2的負極，其另一端分別接變壓器TRF1初級線圈的1 端和輔助電路中電容C1的正極，控制晶片U1的8腳通過電阻R10接輔助電路中二極體D1 的負極； 所述陽極控制及驅動電路中，控制晶片U2的1腳分別接電容C10和電阻R12及 電阻R17的一端，電容C10和電阻R12的另一端接熱地GND，電阻R17的另一端分別接電阻 R18的一端和變壓器TRF2輔助線圈的3端，電阻R18的另一端接二極體D6的正極，二極體 D6的負極分別接電容C9的正極、二極體D7的負極和控制晶片U2的6腳，電容C9的負極 和二極體D7的正極及變壓器TRF2輔助線圈的4端相連並接熱地GND，控制晶片U2的2腳 通過電阻R13接U2的4腳及熱地GND，控制晶片U2的5腳通過電阻R14接三極體T2的柵 極，控制晶片U2的3腳通過電阻R15分別接三極體T2的源極和電阻R20的一端，電阻R20 的另一端接熱地GND，變壓器TRF2初級線圈的2端分別接三極體T2的漏極和二極體D5的 正極，電阻R16和電容Cll並聯，其一端接二極體D5的負極，另一端分別接變壓器TRF2初 級線圈的1端和輔助電路中電容Cl的正極，控制晶片U2的8腳通過電阻R19接輔助電路 中二極體D1的負極； 所述燈電流電壓反饋電路中，放大器U3A的4腳接內部供電端Vcc，放大器U3A的 11腳接信號地Gs，放大器U3A的1腳分別接電容C14的一端和二極體D9的負極，電容C14 的另一端接放大器U3A的2腳和電阻R26的一端，電阻R26的另一端接信號地Gs，放大器 U3A的3腳分別接電阻R24和電阻R25的一端，電阻R24的另一端接電位器I_W1的3端， 電位器I-W1的1端接基準輸出端Vref ，放大器U3B的5腳分別接電阻R23的一端和電位 器I-W1的2端，放大器U3B的6腳分別接電阻R21的一端和電容C13的一端，電阻R21的 另一端分別接電阻R22和電阻R28的一端，電阻R22和電阻R23的另一端相連並接信號地 Gs，放大器U3B的7腳分別接電容C13的另一端和二極體D8的負極，二極體D8的正極和二 極管D9的正極相連並接電阻R27的一端，電阻R27的另一端接光電耦合器U6的2腳，光電 耦合器U6的1腳接內部供電端Vcc，光電耦合器U6的3腳接熱地GND，光電耦合器U6的4 腳接陽極控制及驅動電路中控制晶片U2的2腳； 所述燈絲輸出電路中，變壓器TRF1次級線圈的5端通過二極體D10分別接電容 C15的正極、電阻R41和電感L2的一端，電感L2的另一端接電容C16的正極並作為燈絲輸 出端Vf I +，電容C15和電容C16的負極及電阻R41的另一端與變壓器TRF1次級線圈的6端 相連並接輸出地HG，同時作為燈絲輸出端Vf-; 所述陽極高壓輸出電路中，變壓器TRF2次級線圈的5端分別接二極體D15的正 極和電容C17的一端，二極體D15的負極分別接電容C22的正極和電感L3的一端，電感L3 的另一端分別接電容C23的正極、燈電流電壓反饋電路中電阻R28的另一端、二極體D16的 正極和電阻R29的一端，二極體D16的負極通過電阻R30接電阻R33的一端及高壓輸出端 +HV，電容C17的另一端分別接電容C19的一端、二極體D11的負極和二極體D12的正極，電 容C19的另一端分別接二極體D13的負極和二極體D14的正極，二極體Dll的正極分別接 電容C18和電容C21的一端及變壓器TRF2次級線圈的6端，電容C18的另一端分別接電容 C20的一端、二極體D12的負極和二極體D13的正極，電容C20的另一端分別接二極體D14
5的負極和電阻R32的一端，電阻R32的另一端分別接電容C21的另一端和電阻R33的另一 端，電容C23和C22的負極及電阻R29的另一端相連並分別接電阻R31的一端、燈電流電壓 反饋電路中電阻R25的另一端、變壓器TRF2次級線圈的6端，電阻R31的另一端接信號地
GS ; 所述狀態顯示電路中，放大器U3C的9腳分別接電容C24的一端、電阻R34和電阻 R35的一端，電阻R35的另一端接基準輸出端Vref ，電阻R34的另一端接陽極高壓輸出電路 中變壓器TRF2次級線圈的6端，電容C24的另一端分別接放大器U3C的8腳和發光二極體 LD的正極，發光二極體LD的負極通過電阻R36接放大器U3C的10腳並接信號地Gs ;
所述脈衝控制電路中，放大器U3D的12腳分別通過電阻R39接信號地Gs、通過電 阻R40接脈衝控制輸入端Vip，放大器U3D的13腳分別接電容C25和電阻R38的一端，放 大器U3D的14腳分別接電容C25的另一端和三極體T3的柵極，三極體T3的源極接輸出地 HG，三極體T3的漏極分別接電阻R37的一端和電阻R38的另一端，電阻R37的另一端接信 號地Gs。 本發明的有益效果是脈衝輸出的響應時間短，頻率範圍寬；功率轉換效率高，待 機能耗及電磁幹擾小；具有過壓、過流及過熱關斷保護功能；整機長期工作穩定性好，可靠 性高，溫漂小；整體結構緊湊，同比外形尺寸小，重量輕，控制方便，易於安裝。
圖1為本發明的殼體主視立體圖。
圖2為本發明的電路連接框圖。
圖3為本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，種新型脈衝式氖燈電源，包括安裝在殼體內的電源電路，電源電
路上焊有連接器1、連接器2和狀態指示燈3，電源電路包括輔助電路、燈絲控制及驅動電
路、陽極控制及驅動電路、燈電流電壓反饋電路、燈絲輸出電路、陽極高壓輸出電路、狀態顯
示電路、脈衝控制電路，輔助電路一路通過燈絲控制及驅動電路與燈絲輸出電路連接，另一
路通過陽極控制及驅動電路分別與燈電流電壓反饋電路、陽極高壓輸出電路連接，陽極高
壓輸出電路分別與脈衝控制電路、狀態顯示電路、燈電流電壓反饋電路連接； 主要控制部分採用準諧振方式設計，提高了電源轉換效率，降低待機能耗和電磁
幹擾。交流供電經整流、濾波後，由直流幹線自供電，無需變壓器的輔助繞組或相關無源元
件，具有完善的過壓、過流及過熱關斷保護功能。在輕載時以跳躍周期工作，由於其是在低
的初級峰值電流出現，可以將產生的噪聲降至很低。工作、起輝高壓一體化設計，通過外部
脈衝信號控制電子開關，並最終控制脈衝高壓輸出。 整機採用金屬外殼並將殼體接地，有很好的電磁屏蔽作用，提高電源的抗幹擾能 力。 連接器1、連接器2和狀態指示燈3固定在殼體的一側，連接器1包括高壓輸出端 +麗、輸出地HG、燈絲輸出端Vf-、燈絲輸出端Vf+、信號地Gs和脈衝控制輸入端Vip順序排 列，連接器2包括大地端E、交流供電輸入端N、交流供電輸入端L。
工作原理交流供電輸入(AC220V)通過交流濾波電感和整流橋BG，在電容CI兩 端得到約300V的直流電壓，給燈絲控制及驅動電路和陽極控制及驅動電路供電。同時通過 穩壓晶片U4為內部控制電路提供基準及工作電壓。 在燈絲控制及驅動電路中，由控制晶片U1與高頻變壓器TRF1的初級線圈、輔助線 圈及MOS三極體Tl等組成離線式、準諧振功率變換器。其中控制晶片Ul的5腳輸出的驅 動信號，通過控制三極體Tl管的柵極來驅動TRFl的初級線圈，並將在電阻Rll上獲得的初 級工作電流採樣信號送給控制晶片U1的3腳。變壓器TRF1的輔助線圈，一方面通過二極 管D3、二極體D4、電容C6等的整流、濾波及穩壓後送到控制晶片Ul的6腳，作為其工作電 源；另一方面通過電阻R8將採得的初級零電流檢測信號送到控制晶片U1的l腳，進而控制 控制晶片U1的輸出。 在變壓器TRF1的次級線圈上產生的交流電壓，通過二極體D10、電容C15、電感L2 及電容C16等的整流、濾波後作為燈絲輸出。 在陽極控制及驅動電路中，由控制晶片U2與高頻變壓器TRF2的初級線圈、輔助線 圈及MOS管T2等組成離線式、準諧振功率變換器。其中，控制晶片U2的5腳輸出的驅動信 號，通過控制T2管的柵極來驅動變壓器TRF2的初級線圈，並將在電阻R20上獲得的初級工 作電流採樣信號送給控制晶片U2的3腳。變壓器TRF2的輔助線圈， 一方面通過二極體D6、 二極體D7、電容C9等的整流、濾波及穩壓後送到控制晶片U2的6腳，作為其工作電源；另 一方面通過電阻R17將採得的初級零電流檢測信號送到控制晶片U2的1腳，進而控制控制 晶片U2的輸出。 在變壓器TRF2的次級線圈上產生的交流高壓， 一路通過二極體D11 二極體D14 及電容C17 電容C20等組成的倍壓電路，與另一路通過二極體D15、電容C22、電感L3及電 容C23等的整流、濾波後一起作為陽極高壓輸出，同時將輸出的燈電流和燈電壓採樣信號
送到燈電流電壓反饋電路。 在燈電流電壓反饋電路中，燈電流和燈電壓採樣信號分別通過放大器U3A及放大 器U3B等組成的反饋網絡後， 一起通過光耦U6去控制控制晶片U2的2腳。
燈電流採樣信號通過基準輸出端Vref 、放大器U3C、電阻R34及電阻R35等組成的 狀態顯示電路，控制狀態指示燈。 在脈衝控制電路中，通過外部脈衝信號控制由放大器U3D和三極體T3管等組成的 脈衝開關電路，並最終控制脈衝陽極高壓輸出。
權利要求
一種新型脈衝式氘燈電源，包括安裝在殼體內的電源電路，其特徵在於電源電路上焊有連接器(1)、連接器(2)和狀態指示燈(3)，所述電源電路包括輔助電路、燈絲控制及驅動電路、陽極控制及驅動電路、燈電流電壓反饋電路、燈絲輸出電路、陽極高壓輸出電路、狀態顯示電路、脈衝控制電路，所述輔助電路一路通過燈絲控制及驅動電路與燈絲輸出電路連接，另一路通過陽極控制及驅動電路分別與燈電流電壓反饋電路、陽極高壓輸出電路連接，所述陽極高壓輸出電路分別與脈衝控制電路、狀態顯示電路、燈電流電壓反饋電路連接；輔助電路中交流供電輸入L端分別接熔斷器F的一端和穩壓晶片U4的1腳，熔斷器F的另一端接交流濾波電感L1的1腳，電容C2和電容C3分別並聯在交流濾波電感L1的1腳、3腳和2腳、4腳，交流濾波電感L1的2腳分別接電容C4的一端、二極體D1的正極和整流橋BG的1腳，整流橋BG的2腳接電容C1的正極，電容C1的負極與整流橋BG的4腳相連並接熱地GND，電容C4的另一端與電容C5的一端相連並接大地E端，電容C5的另一端分別接整流橋BG的3腳和交流濾波電感L1的4腳，交流供電輸入N端分別接穩壓晶片U4的2腳和電阻R1的一端，電阻R1的另一端接交流濾波電感L1的3腳，穩壓晶片U4的3腳接電阻R2的一端並作為內部供電端Vcc，基準源U5的1腳和3腳短接後分別接電阻R2的另一端、電容C12的正極並作為基準輸出端Vref，基準源U5的2腳與電容C12的負極及穩壓晶片U4的4腳相連並接信號地Gs；所述燈絲控制及驅動電路中，控制晶片U1的1腳分別接電容C7和電阻R3及電阻R8的一端，電容C7和電阻R3的另一端接熱地GND，電阻R8的另一端分別接電阻R9的一端和變壓器TRF1輔助線圈的3端，電阻R9的另一端接二極體D3的正極，二極體D3的負極分別接電容C6的正極、二極體D4的負極和控制晶片U1的6腳，電容C6的負極和二極體D4的正極及變壓器TRF1輔助線圈的4端相連並接熱地GND，控制晶片U1的2腳通過電阻R4接控制晶片U1的4腳及熱地GND，控制晶片U1的5腳通過電阻R5接三極體T1的柵極，控制晶片U1的3腳通過電阻R6分別接三極體T1的源極和電阻R11的一端，電阻R11的另一端接熱地GND，變壓器TRF1初級線圈的2端分別接三極體T1的漏極和二極體D2的正極，電阻R7和電容C8並聯，其一端接二極體D2的負極，其另一端分別接變壓器TRF1初級線圈的1端和輔助電路中電容C1的正極，控制晶片U1的8腳通過電阻R10接輔助電路中二極體D1的負極；所述陽極控制及驅動電路中，控制晶片U2的1腳分別接電容C10和電阻R12及電阻R17的一端，電容C10和電阻R12的另一端接熱地GND，電阻R17的另一端分別接電阻R18的一端和變壓器TRF2輔助線圈的3端，電阻R18的另一端接二極體D6的正極，二極體D6的負極分別接電容C9的正極、二極體D7的負極和控制晶片U2的6腳，電容C9的負極和二極體D7的正極及變壓器TRF2輔助線圈的4端相連並接熱地GND，控制晶片U2的2腳通過電阻R13接U2的4腳及熱地GND，控制晶片U2的5腳通過電阻R14接三極體T2的柵極，控制晶片U2的3腳通過電阻R15分別接三極體T2的源極和電阻R20的一端，電阻R20的另一端接熱地GND，變壓器TRF2初級線圈的2端分別接三極體T2的漏極和二極體D5的正極，電阻R16和電容C11並聯，其一端接二極體D5的負極，其另一端分別接變壓器TRF2初級線圈的1端和輔助電路中電容C1的正極，控制晶片U2的8腳通過電阻R19接輔助電路中二極體D1的負極；所述燈電流電壓反饋電路中，放大器U3A的4腳接內部供電端Vcc，放大器U3A的11腳接信號地Gs，放大器U3A的1腳分別接電容C14的一端和二極體D9的負極，電容C14的另一端接放大器U3A的2腳和電阻R26的一端，電阻R26的另一端接信號地Gs，放大器U3A的3腳分別接電阻R24和電阻R25的一端，電阻R24的另一端接電位器I-W1的3端，電位器I-W1的1端接基準輸出端Vref，放大器U3B的5腳分別接電阻R23的一端和電位器I-W1的2端，放大器U3B的6腳分別接電阻R21的一端和電容C13的一端，電阻R21的另一端分別接電阻R22和電阻R28的一端，電阻R22和電阻R23的另一端相連並接信號地Gs，放大器U3B的7腳分別接電容C13的另一端和二極體D8的負極，二極體D8的正極和二極體D9的正極相連並接電阻R27的一端，電阻R27的另一端接光電耦合器U6的2腳，光電耦合器U6的1腳接內部供電端Vcc，光電耦合器U6的3腳接熱地GND，光電耦合器U6的4腳接陽極控制及驅動電路中控制晶片U2的2腳；所述燈絲輸出電路中，變壓器TRF1次級線圈的5端通過二極體D10分別接電容C15的正極、電阻R41和電感L2的一端，電感L2的另一端接電容C16的正極並作為燈絲輸出端Vf|+，電容C15和電容C16的負極及電阻R41的另一端與變壓器TRF1次級線圈的6端相連並接輸出地HG，同時作為燈絲輸出端Vf-；所述陽極高壓輸出電路中，變壓器TRF2次級線圈的5端分別接二極體D15的正極和電容C17的一端，二極體D15的負極分別接電容C22的正極和電感L3的一端，電感L3的另一端分別接電容C23的正極、燈電流電壓反饋電路中電阻R28的另一端、二極體D16的正極和電阻R29的一端，二極體D16的負極通過電阻R30接電阻R33的一端及高壓輸出端+HV，電容C17的另一端分別接電容C19的一端、二極體D11的負極和二極體D12的正極，電容C19的另一端分別接二極體D13的負極和二極體D14的正極，二極體D11的正極分別接電容C18和電容C21的一端及變壓器TRF2次級線圈的6端，電容C18的另一端分別接電容C20的一端、二極體D12的負極和二極體D13的正極，電容C20的另一端分別接二極體D14的負極和電阻R32的一端，電阻R32的另一端分別接電容C21的另一端和電阻R33的另一端，電容C23和C22的負極及電阻R29的另一端相連並分別接電阻R31的一端、燈電流電壓反饋電路中電阻R25的另一端、變壓器TRF2次級線圈的6端，電阻R31的另一端接信號地Gs；所述狀態顯示電路中，放大器U3C的9腳分別接電容C24的一端、電阻R34和電阻R35的一端，電阻R35的另一端接基準輸出端Vref，電阻R34的另一端接陽極高壓輸出電路中變壓器TRF2次級線圈的6端，電容C24的另一端分別接放大器U3C的8腳和發光二極體LD的正極，發光二極體LD的負極通過電阻R36接放大器U3C的10腳並接信號地Gs；所述脈衝控制電路中，放大器U3D的12腳分別通過電阻R39接信號地Gs、通過電阻R40接脈衝控制輸入端Vip，放大器U3D的13腳分別接電容C25和電阻R38的一端，放大器U3D的14腳分別接電容C25的另一端和三極體T3的柵極，三極體T3的源極接輸出地HG，三極體T3的漏極分別接電阻R37的一端和電阻R38的另一端，電阻R37的另一端接信號地Gs。
2.根據權利要求1所述的新型脈衝式氖燈電源，其特徵在於所述連接器(1)、連接器 (2)和狀態指示燈(3)固定在殼體的一側，連接器(1)包括高壓輸出端+HV、輸出地HG、燈絲 輸出端Vf-、燈絲輸出端Vf+、信號地Gs和脈衝控制輸入端Vip順序排列，連接器(2)包括 大地端E、交流供電輸入端N、交流供電輸入端L。
全文摘要
本發明涉及一種新型脈衝式氘燈電源，包括安裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊有兩個連接器和狀態指示燈，電源電路包括輔助電路、燈絲控制及驅動電路、陽極控制及驅動電路、燈電流電壓反饋電路、燈絲輸出電路、陽極高壓輸出電路、狀態顯示電路、脈衝控制電路，輔助電路一路通過燈絲控制及驅動電路與燈絲輸出電路連接，另一路通過陽極控制及驅動電路分別與燈電流電壓反饋電路、陽極高壓輸出電路連接，陽極高壓輸出電路分別與脈衝控制電路、狀態顯示電路、燈電流電壓反饋電路連接；該電源脈衝輸出的響應時間短，頻率範圍寬；功率轉換效率高，待機能耗及電磁幹擾小；具有過壓、過流及過熱關斷保護功能；整機長期工作穩定性好，可靠性高，溫漂小；整體結構緊湊，同比外形尺寸小，重量輕，控制方便，易於安裝。
文檔編號H05B41/30GK101754553SQ200910260100
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者於亮, 劉雲濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠