氘燈開關(guān)電源的研制

1引言

氘燈是用于分光光度計(jì)最為理想的紫外光源，其光譜連續(xù)，波長190nm～400nm。傳統(tǒng)的氘燈電源是線性電源，其特點(diǎn)是特性較穩(wěn)定，但其缺點(diǎn)卻很難克服：其一是難以適應(yīng)國際民用通用電壓，即110V和220V交流輸入之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；其二是變壓器笨重、恒流源損耗較大。開關(guān)電源則可避免上述缺點(diǎn)，目前也出現(xiàn)了氘燈的開關(guān)電源，但其燈絲、觸發(fā)、點(diǎn)燈等幾組電源是獨(dú)立的，成本較高，實(shí)際應(yīng)用中，意義不大。本文介紹一種僅用一只開關(guān)電源模塊組成的氘燈電源，成本較低，性能可靠。

2氘燈工作過程的分析

氘燈原理如圖1所示。氘燈點(diǎn)亮之前需先給燈絲預(yù)熱，達(dá)到預(yù)熱效果后方可點(diǎn)燈。點(diǎn)燈時(shí)需在其陽陰極A?K間加上300V以上的瞬態(tài)觸發(fā)電壓，然后A?K間保持（75±15）V電壓，這樣氘燈才有可能點(diǎn)亮，發(fā)出紫外光，肉眼可見其亮紫色光斑。為維持其光度穩(wěn)定性和延長氘燈壽命，點(diǎn)亮后需撤除燈絲電壓或?qū)⑵浣档偷胶艿偷姆秶畠?nèi)，觸發(fā)電壓在點(diǎn)燈時(shí)僅維持短暫的時(shí)間，A?K間維持300mA的高精度電流。

3開關(guān)電源

如果以二至三個(gè)獨(dú)立的開關(guān)電源組合這些所需的電源，則較為容易，但成本昂貴，電路復(fù)雜。現(xiàn)介紹成本低、性能可靠的氘燈開關(guān)電源。

該電源采用單端自激式開關(guān)電源，變壓器次級(jí)提供燈絲交流電壓、觸發(fā)高壓、陽極電壓及＋12V操作電壓，其示意圖見圖2。

為確保各路電壓能按起動(dòng)順序供電給氘燈，而采用高可靠性的軍品繼電器，由邏輯電路控制。

點(diǎn)燈時(shí)首先K1、K2、K3閉合（K2處于電容C充電位置），燈絲和陽極加上電壓，燈絲電壓為（2.5～3.0)V,交直流均可，電流在4A左右，燈絲預(yù)熱（6～8)s或更長的時(shí)間。預(yù)熱結(jié)束時(shí)觸發(fā)電路工作，即K2切換使電容C放電，電容的電能在短時(shí)間內(nèi)疊加到氘燈陽極上，同時(shí)K1斷開，燈線電壓撤除，這時(shí)氘燈處于熱態(tài)并在觸發(fā)電壓及陽極電壓作用下被點(diǎn)亮。通常氘燈需工作在光度極其恒定的情況下，才有價(jià)值，為了控制較精確的工作電流而使用一高精度、低漂移的比例積分PI電路，見圖3。傳感電阻Rsence采用無感電阻效果更好。

圖1氘燈示意圖

圖2電源示意圖

圖3電流控制電路

需要指出的是，燈絲電流的大小比較重要，太低的燈絲電流可能使氘燈無法點(diǎn)亮，特別是在寒冷的環(huán)境中，但過高的燈絲電流使氘燈絲很亮，將會(huì)縮短氘燈使用壽命。

4試驗(yàn)結(jié)果

在一組開關(guān)電源中協(xié)調(diào)氘燈從燈絲預(yù)熱到恒流工作的各種電壓，有一點(diǎn)難度，通過不斷的試驗(yàn)，已研制出體積小巧（150mm×80mm×60mm），重量輕的氘燈開關(guān)電源，它在點(diǎn)燈和恒流工作中都非常可靠，達(dá)到使用要求。

5結(jié)語

（1）以開關(guān)電源取代傳統(tǒng)線性氘燈電源是電源技術(shù)發(fā)展的趨向，可以克服其笨重、低效等缺點(diǎn)，最關(guān)鍵的是解決了電源適應(yīng)國際民用通用電壓的問題。

（2）以一只開關(guān)電源模塊提供氘燈的各種電壓，成本較低，性價(jià)比較好，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。