氘灯开关电源的研制

    摘要：以开关电源取代传统的线性电源，是电源技术发展趋向。介绍以一只开关电源模块组成的氘灯电源，分析其工作过程。

    关键词：开关电源  线性电源  氘类

1 引言

氘灯是用于分光光度计最为理想的紫外光源，其光谱连续，波长190nm～400nm。传统的氘灯电源是线性电源，其特点是特性较稳定，但其缺点却很难克服：其一是难以适应国际民用通用电压，即110V和220V交流输入之间的自动转换；其二是变压器笨重、恒流源损耗较大。开关电源则可避免上述缺点，目前也出现了氘灯的开关电源，但其灯丝、触发、点灯等几组电源是独立的，成本较高，实际应用中，意义不大。本文介绍一种仅用一只开关电源模块组成的氘灯电源，成本较低，性能可靠。

2 氘灯工作过程的分析

氘灯原理如图1所示。氘灯点亮之前需先给灯丝预热，达到预热效果后方可点灯。点灯时需在其阳阴极AK间加上300V以上的瞬态触发电压，然后AK间保持（75±15）V电压，这样氘灯才有可能点亮，发出紫外光，肉眼可见其亮紫色光斑。为维持其光度稳定性和延长氘灯寿命，点亮后需撤除灯丝电压或将其降低到很低的范围之内，触发电压在点灯时仅维持短暂的时间，AK间维持300mA的高精度电流。

3 开关电源

如果以二至三个独立的开关电源组合这些所需的电源，则较为容易，但成本昂贵，电路复杂。现介绍成本低、性能可靠的氘灯开关电源。

该电源采用单端自激式开关电源，变压器次级提供灯丝交流电压、触发高压、阳极电压及＋12V操作电压，其示意图见图2。

为确保各路电压能按起动顺序供电给氘灯，而采用高可靠性的军品继电器，由逻辑电路控制。

点灯时首先K1、K2、K3闭合（K2处于电容C充电位置），灯丝和阳极加上电压，灯丝电压为（2.5～3.0)V,交直流均可，电流在4A左右，灯丝预热（6～8)s或更长的时间。预热结束时触发电路工作，即K2切换使电容C放电，电容的电能在短时间内叠加到氘灯阳极上，同时K1断开，灯线电压撤除，这时氘灯处于热态并在触发电压及阳极电压作用下被点亮。通常氘灯需工作在光度极其恒定的情况下，才有价值，为了控制较精确的工作电流而使用一高精度、低漂移的比例积分PI电路，见图3。传感电阻Rsence采用无感电阻效果更好。

需要指出的是，灯丝电流的大小比较重要，太低的灯丝电流可能使氘灯无法点亮，特别是在寒冷的环境中，但过高的灯丝电流使氘灯丝很亮，将会缩短氘灯使用寿命。

4 试验结果

在一组开关电源中协调氘灯从灯丝预热到恒流工作的各种电压，有一点难度，通过不断的试验，已研制出体积小巧（150mm×80mm×60mm），重量轻的氘灯开关电源，它在点灯和恒流工作中都非常可靠，达到使用要求。

5 结语

（1）以开关电源取代传统线性氘灯电源是电源技术发展的趋向，可以克服其笨重、低效等缺点，最关键的是解决了电源适应国际民用通用电压的问题。

（2）以一只开关电源模块提供氘灯的各种电压，成本较低，性价比较好，具有实际应用价值。