论文部分内容阅读
氘灯是一种紫外光源,具有辐射强度高、稳定性好、寿命长等优点,被称作是紫外辐射的标准灯之一,在光谱仪器和色谱仪器等紫外检测领域应用非常广泛。此类分析仪器工作时要求提供高稳定性的发光光源,而发光光源的稳定性与供电电源有直接关系。同时分析仪器的智能化、低功耗也是未来的发展方向。本文设计了一款高精度智能氘灯电源,大幅度提高了氘灯的稳定性与智能度。整个氘灯电源系统是基于STM32微控制器控制预热、启辉和恒流三部分电路模块,完成的主要工作包括以下几个方面:为了给氚灯提供恒定的供电电压,采用反激式拓扑结构设计恒流电路。通过STM32芯片自带的12位ADC转换器对输出电压进行采样,将采样电压数字化后,使用PID算法进行闭环反馈调节,提高输出电流精度。将恒流模块的输出电流分为三个档位可调,成功点亮氘灯后,根据上位机发来的氘灯发光强度数据自动调节恒流电路档位大小,控制氘灯发光强度保持在一个相对固定的水平。预热电路模块由宽输出高频同步降压控制器TPS40057作为主控芯片,搭配n沟道场效应晶体管TPCA8050-H及其他元器件组成预热电路,实现给氘灯阴极预热时输出2.5V/4A的电压和电流,经过20s预热后持续给氘灯提供1V/0.8A的供电电压和电流。高压启辉模块采用单端反激式拓扑结构,利用高频变压器和场效应管将30V直流电压转换成550V交流电压对电容进行充电,充电结束后利用STM32对继电器进行控制,切换电路让高压电容对氘灯阳极进行放电,从而激发氘分子,完成氘灯高压启辉过程。通过STM32芯片控制各部分电路,实现了高精度智能氘灯电源。测试结果表明:设计的氘灯电源能够给氘灯提供稳定电能,输出电流精度达到0.004%,电流漂移为±0.06%/h,启辉电压接近400V。通过自动调节氘灯电源的电流档位,实现新灯使用低电流档位,保证发光强度的同时降低不必要的浪费;旧灯使用高电流档位,在发光效率降低的情况下保证发光强度,延长使用寿命,提高系统性能,符合了电源智能化、节能化的发展理念。