专利名称：一种低压光谱汞灯自动启辉点燃电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种启辉点燃电源，具体地说，本实用新型涉及一种低 压光语汞灯启辉点燃电源。
背景技术：
低压光谱汞灯具有大量的紫外、可见发射线是光谱仪器中常用的波长定 标光源。传统的低压光谱汞灯启辉点燃电源如图l。它是由市电经整流滤波
l-l后输出直流高压，此直流高压一边经升压电路l-2 (该升压电路采用的是 大容量高压电容充电升压)后，由耐高压触发开关l-3使低压光谱汞灯l-4启 辉；另一方面，该直流高压直接供给低压光谱汞灯1-4,当低压光谱汞灯l-4 启辉后，用于提供低压光谱汞灯l-4点燃所需的工作电流(见参考文献一 种低压汞灯恒流电源的研制，光学仪器，1984年，6(1)， p45-48+60)。此 电源的缺点是需要人为按动触发开关，不能自动启辉点燃，且大容量高压电 容可靠性差，不适用于需要低压光谱汞灯工作电流稳定，且启辉点燃受控的 场合。
发明内容
本实用新型的目的在于，解决现有技术中低压光谱汞灯点燃需要大容量 高压电容和需要人为触发以及可靠性差的问题，提出一种自动启辉点燃的波 长定标用低压光谱汞灯电源。该电源采用直流电压供电、自动启辉点燃，工 作电流稳定，变换效率高，特别适用于卫星航天器和无人看守使用光谱仪时， 作为光谱^C波长定标汞灯的点燃电源。
为实现上述发明目的，本实用新型提供的低压光谱汞灯自动启辉点燃 电源包括启辉高压电路、汞灯、点燃高压电路、调整管、电压取样单元、緩 冲器及单片机；所述单片机提供电源开关控制信号，控制所述低压光谱汞灯 自动启辉点燃电源的供电和断电；所述启辉高压电路和调整管的集电极连接在所述汞灯的一端，所述点燃高压电路连接在所述汞灯的另一端，所述启 辉高压电路与汞灯之间接有限流电阻，该限流电阻与所述调整管的集电极之
间接有保护电路；所述调整管的集电极还连接一电压取样单元，该电压取样 单元通过緩冲器产生一直流电压，控制所述启辉高压电路的关断；所述点燃 高压电路与汞灯之间接有限流电阻。
上述技术方案中，低压光谱汞灯自动启辉点燃电源还包括基准电压源、 误差放大器和电流取样单元；所述电流取样单元连接在调整管的发射极与地 之间，该电流取样单元的取样信号供给误差放大器的反相端；所述基准电压 源提供的基准电压供给误差放大器的同相端；所述误差放大器将电流取样单 元的取样信号和基准电压的差值信号放大，供给所述调整管的基极，用于调 节调整管的工作状态，稳定低压光谱汞灯的工作电流。通过对低压光谱汞灯 点燃电压和工作电流的稳定，以达到稳定低压光谱汞灯输出光强的目的。
上述技术方案中，启辉高压电路与汞灯之间的所述限流电阻的阻值范围 为100至500kQ 。
上述技术方案中，所述保护电路是由高反压二极管和高阻值电阻并联组 成的二极管-电阻电路。
上述技术方案中，保护电路由3级二极管-电阻电路串联组成。 上述技术方案中，所述调整管采用高反压晶体三极管。 上述技术方案中，所述调整管采用两个高反压晶体三极管组成的复合管。
上述技术方案中，所述启辉高压电路由依次连接的脉宽调制器、功率放 大器、脉沖变压器和整流滤波电路组成；所述脉宽调制器的禁止端脚与所述 緩冲器相连，受电压取样单元电平高低的控制。
上述技术方案中，所述点燃高压电路由依次连接的脉宽调制器、功率放 大器、脉沖变压器和整流滤波电路组成。
本实用新型的积极效果是采用低压直流电源供电，低压光镨汞灯按设计 要求自动点燃和关闭，无需使用耐高压触发开关和大容量高压电容，工作可 靠。低压-高压转换采用脉宽调制器和高频脉冲变压器，变换效率高、且减 小了低压光谱汞灯启辉点燃电路的体积和重量。对低压光谱汞灯点燃电流进 行闭环控制，且点燃电压由脉宽调制器自动稳压，使低压光谱汞灯光强输出 稳定，并可实时监测低压光谱汞灯点燃工作情况。本实用新型已形成产品，投入使用。
以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中
图2是本实用新型低压光谱汞灯自动启辉点燃电源原理框图； 图3是本实用新型启辉高压和点燃高压的电原理图。
l-l…整流滤波电路1-2--升压电路 l-3…触发开关
l-4…低压光谱汞灯
1—启辉高压电路 4…电流取样单元 7—-电压耳又样单元
2…低压光i普汞灯 5--误差放大器 8…缓沖器
3—-点燃高压电路
6-—基准电压 9—单片机
31…脉宽调制器 34…整流滤波器
32…功率》丈大器 33—脉冲变压
具体实施方式
如图2所示。本实用新型包括启辉高压电路l、汞灯2、点燃高压电路3、 调整管Q、电流取样单元4、误差放大器5、基准电压6、电压取样单元7、緩 冲器8及单片机9。
由单片机9提供电源开关控制信号，用于控制除单片机外低压光镨汞灯2 启辉点燃电源的供电和断电。当电源开关控制信号为高电平时，低压光i普汞 灯启辉点燃电路供电。当电源开关控制信号为低电平时，低压光谱汞灯启辉 点燃电路断电。
当低压光谱汞灯启辉点燃电路供电后，点燃高压电路3与启辉高压电路1 同时接通工作。启辉高压电路1产生-1500V的启辉高压，瞬间激发低压光i普 汞灯2,使低压光谱汞灯2启辉。当低压光谱汞灯2启辉后，点燃高压电路3产 生350V的点燃高压，将提供低压光谱汞灯2点燃工作时所需的电流和高压。 启辉高压电路1和点燃高压电路3都是由脉宽调制器31、功率放大器32、脉冲 变压器33和整流滤波器34组成。图3给出了启辉高压和点燃高压的电原理图。 图中脉宽调制器U1采用SG1525芯片，通过选耳又R1和C1的电阻和电容值，使脉宽调制器U 1产生脉冲频率为20kHz的方波。图3中R2-R5电阻值的选取用于 稳定输出高压HV;其它管脚按SG1525芯片功能表连接。脉宽调制器U1的输 出脉冲经功率放大器Q1、 Q2放大后供给高频脉冲变压器T1。 Ql、 Q2采用大 功率开关晶体管3DK10,由脉宽调制器U1控制交替工作。
经功率放大后的20kHz方波由高频脉冲变压器Tl升压后，再经整流滤波 电路，产生启辉直流高压或点燃直流高压。启辉高压电路1和点燃高压电路3 的主要不同点 一是启辉高压较高(约-1500V)、但电流较小，故采用了五 倍压整流电路；而点燃高压较低(约350V)、但所需电流较大，这里釆用桥 式整流电路；二是点燃高压电路3利用了脉宽调制器的自动稳压功能，使供 给低压光谱汞灯的工作电压稳定；但启辉高压无需稳压、未利用脉宽调制器 的自动稳压功能；三是点燃高压电路3在低压光谱汞灯启辉点燃后不能被关 闭，故保持脉宽调制器的禁止端10脚始终为低电平；而启辉高压电路l脉宽 调制器的禁止端10脚与緩冲器8相连，受电压取样单元7电平高低的控制。当 低压光谱汞灯点燃后，电压取样单元7的输出电平变为高电平，使启辉高压 电路1脉宽调制器的禁止端10脚电压变为高电平，将启辉高压电路l脉宽调制 器关断。
电压取样单元7由2个分压电阻组成，它一端连接在调整管Q集电极，另 一端接地。当低压光谱汞灯2点燃后，电压取样单元7的分压电阻将调整管Q 集电极电压分压，获得取样电压信号，此取样电压信号经緩沖器8输出一约3 伏的直流电压，它一方面作为启辉高压的控制信号，连接在启辉高压电路l 脉宽调制器SG1525的禁止端10脚上，用于关断启辉高压，达到低压光语汞灯 2自动启辉点燃工作的目的；另一方面此取样电压供给单片机用于监测低压 光谱汞灯2的点燃工作情况。緩冲器8采用LM158运放。
为防止启辉负高压对点燃高压的分流，在启辉负高压到低压光谱汞灯2 连接端接有限流电阻R3。限流电阻选取过大，将影响低压光谱汞灯2的启辉， 太小又对点燃高压分流过大，加大点燃高压的负荷。试验表明，限流电阻R3 在100-500kQ间选取，既可使启辉负高压对点燃高压的分流减小到5°/。以下， 又可有效启辉低压光镨汞灯2 。
由于启辉负高压与调整管电路接在低压光谱汞灯2的同一端，为防止启 辉负高压对调整管Q的冲击，在调整管Q到启辉高压-限流电阻R3的连接处加 有由高反压二极管D1和高阻值电阻R2并联组成的保护电路、且调整管Q采用 高反压晶体三才及管3DK35F。当低压光谱汞灯启辉时，启辉负高压加于低压光谱汞灯2上，二极管D1不导通，电阻R2起到对调整管Q和二极管D1的保护 作用；当低压光语汞灯2点燃后，启辉负高压关断，二极管D1导通，保证低 压光谱汞灯的正常点燃。高反压二极管和高阻值电阻保护电路由3级二极管隱 电阻电路串联组成。每级的二极管D1均采用高反压二极管BZG05K，电阻R2 的阻值均为10MQ。
考虑到低压光谱汞灯2的负阻效应，在点燃高压到低压光谱汞灯2连接处 接有限流电阻R1，对低压光谱汞灯2起镇流保护作用，防止低压光谱汞灯2 在启辉点燃瞬间烧毁。电阻R1的阻值视低压光谱汞灯2工作电流大小的而定， 一般取为几百欧姆到几千欧姆。
为稳定低压光谱汞灯2工作电流，电流耳又样单元4采用高稳定金属膜电 阻，连接在调整管Q的发射极和地之间。当低压光谱汞灯2点燃后，流过低压 光谦汞灯2和调整管Q的工作电流经电流取样电路4取样，供给误差放大器5 的反相端。
基准电压6由基准电压源芯片LM199和分压电阻组成；分压电阻连接在 基准电压源芯片的电压输出端，采用高稳定金属膜电阻，分压电阻的输出电 压加在误差放大器5的同相端，调节基准电压6分压电阻的阻值比，使当低压 光谱汞灯正常点燃时加在误差放大器5同相端的电压和加在误差放大器5反 相端的电压相等。误差放大器5采用OP07运算放大器，它输出的误差信号加 到调整管Q的基极上，用于控制调整管Q的工作状态，以稳定低压光谱汞灯 的工作电流。调整管Q采用两个3DK35F高反压晶体三极管组成的复合管，以 保证有足够的调节能力。由于采用了电流闭环控制和复合调整管，具有大的 放大倍数，保证低压光谱汞灯工作电流的快速长期稳定。由于低压光谱汞灯 自动启辉点燃电源对供给低压光谱汞灯的电压和电流进行了稳压、稳流控 制，使其输出光强稳定。
权利要求1.一种低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，包括启辉高压电路、汞灯、点燃高压电路、调整管、电压取样单元和缓冲器；所述启辉高压电路和调整管的集电极连接在所述汞灯的一端，所述点燃高压电路连接在所述汞灯的另一端，所述启辉高压电路与汞灯之间接有限流电阻，所述限流电阻与调整管的集电极之间接有保护电路；所述调整管的集电极还连接一电压取样单元，该电压取样单元通过缓冲器产生一直流电压，控制所述启辉高压电路的关断；所述点燃高压电路与汞灯之间接有限流电阻。
2. 根据权利要求l所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，所述低压光谱汞灯自动启辉点燃电源还包括单片机；所述单片机提供 电源开关控制信号，控制所述低压光谱汞灯自动启辉点燃电源的供电和断 电。
3. 根据权利要求1所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征 在于，还包括基准电压源、误差放大器和电流取样单元；所述电流取样单元 连接在调整管的发射极与地之间，该电流取样单元的取样信号供给误差放大 器的反相端；所述基准电压源提供的基准电压供给误差放大器的同相端；所 述误差放大器将电流取样单元的取样信号和基准电压的差值信号放大，供给 所述调整管的基极。
4. 根据权利要求l所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，启辉高压电路与汞灯之间的所述限流电阻的阻值范围为100至500kQ 。
5. 根据权利要求l所述的低压光语汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，所述保护电路是由高反压二极管和高阻值电阻并联组成的二极管-电阻 电路。
6. 根据权利要求5所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，保护电路由3级二极管-电阻电路串联组成。
7. 根据权利要求l所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，所述调整管采用高反压晶体三极管。
8. 根据权利要求7所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在 于，所述调整管采用两个高反压晶体三极管组成的复合管。
9. 根据权利要求l所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征在于，所述启辉高压电路由依次连接的脉宽调制器、功率放大器、脉冲变压器和整流滤波电路组成；所述脉宽调制器的禁止端脚与所述缓冲器相连，受电压取样单元电平高低的控制。
10.根据权利要求1所述的低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，其特征 在于，所述点燃高压电路由依次连接的脉宽调制器、功率放大器、脉沖变压 器和整流滤波电路组成。
专利摘要本实用新型提供一种低压光谱汞灯自动启辉点燃电源，包括启辉高压电路、汞灯、点燃高压电路和调整管；所述启辉高压电路和调整管的集电极连接在所述汞灯的一端，所述点燃高压电路连接在所述汞灯的另一端，所述启辉高压电路与汞灯之间接有限流电阻，所述限流电阻与调整管的集电极之间接有保护电路。本实用新型采用低压直流电源供电，能够按要求自动点燃和关闭，无需使用耐高压触发开关和大容量高压电容，工作可靠。低压-高压转换采用脉宽调制器和高频脉冲变压器，变换效率高、且减小了低压光谱汞灯启辉点燃电路的体积和重量。低压光谱汞灯光强输出稳定，并可实时监测低压光谱汞灯点燃工作情况。
文档编号H05B41/36GK201142773SQ200820078510
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月11日 优先权日2008年1月11日
发明者吕建工, 张仲谋, 王咏梅, 王永松, 王英鉴, 济 陈 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心