一種高精度汞燈專用高壓模塊電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高精度汞燈專用高壓模塊電源，包括安裝在金屬網(wǎng)盒中的電源電路，電源電路包括交流輸入整流濾波電路、AC/DC隔離變換電路，還包括燈電流控制及輸出電路，AC/DC隔離變換電路分別與交流輸入整流濾波電路、燈電流控制及輸出電路連接。效果是：本汞燈高壓模塊電源采用交流220V輸入,方便用戶使用；動態(tài)響應(yīng)快，電磁干擾小；采用自振式定頻調(diào)幅控制，推挽式驅(qū)動結(jié)構(gòu)，輸出功率較大，穩(wěn)流精度高；具有輸出燈電流的調(diào)節(jié)和監(jiān)測功能，實現(xiàn)汞燈光強(qiáng)的線性控制；工作、起輝高壓的一體化設(shè)計，提高了電源的可靠性，延長汞燈使用壽命；整體結(jié)構(gòu)緊湊，同比體積小，長期工作穩(wěn)定性好。
【專利說明】
一種高精度汞燈專用高壓模塊電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于照明、醫(yī)學(xué)、熒光分析、半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域的高精度汞燈專用高壓模塊電源。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的汞燈電源產(chǎn)品大部分采用直流供電，電源功耗高、體積較大，不方便用戶使用。起輝電壓和工作電壓通常為獨(dú)立控制，電路較復(fù)雜，且電磁干擾較大、動態(tài)響應(yīng)慢，輸出燈電流精度不高，且燈電流不可調(diào)。隨著汞燈應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對汞燈電源的性能提出了更高要求，外形尺寸小，耗能低，穩(wěn)流精度高且可調(diào)，交流供電輸入等成為未來發(fā)展的趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電路簡單、動態(tài)響應(yīng)快、交流電壓輸入、起輝工作高壓一體化設(shè)計、燈電流可調(diào)的高精度汞燈專用高壓模塊電源。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是:一種高精度汞燈專用高壓模塊電源，包括安裝在金屬網(wǎng)盒中的電源電路，所述電源電路包括交流輸入整流濾波電路、AC/DC隔離變換電路，其特征在于:還包括燈電流控制及輸出電路，所述AC/DC隔離變換電路分別與交流輸入整流濾波電路、燈電流控制及輸出電路連接，電源電路設(shè)有六個引出端和一個外部調(diào)節(jié)電位器；
具體電路連接為:所述燈電流控制及輸出電路中，變壓器TRFI次級線圈Ls I的異名端I腳接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極分別與電容C7的正極、電阻R3和R5和R6及電感L2的一端連接，電容C7的負(fù)極與變壓器TRFl次級線圈Lsl的同名端2腳相連后接輸出地G，控制芯片U3的供電端I腳和控制芯片U3的高側(cè)懸浮電源正端8腳相連后分別與電容C8的正極、二極管D15的負(fù)極、電阻R3的另一端連接并作為內(nèi)部供電端Vcc，電容C8的負(fù)極與二極管D15的正極相連后接輸出地G，電位器RWl的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，控制芯片U3的振蕩器定時電阻輸入端2腳通過電阻R4接電位器RWl的固定端2腳，電位器RWl的另一個固定端I腳分別與電容C9的一端和控制芯片U3的振蕩器定時電容輸入端3腳連接，電容C9的另一端分別與控制芯片U3的接地端4腳和控制芯片U3的高壓懸浮電源負(fù)端6腳相連后接輸出地G，電阻RlO與二極管D13并聯(lián)，控制芯片U3的低側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端5腳接二極管D13的負(fù)極，二極管D13的正極分別與電容C18的一端、MOS三極管T2的柵極連接，電容C18的另一端與MOS三極管T2的源極相連后接輸出地G，M0S三極管T2的漏極分別與發(fā)光管D7的負(fù)極、變壓器TRF2初級線圈Lp2-2的異名端g腳連接，發(fā)光管D7的正極接電阻R12的一端，電阻R8與二極管D12并聯(lián)，控制芯片U3的高側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端7腳接二極管D12的負(fù)極，二極管D12的正極分別與MOS三極管TI的柵極、電容C17的一端連接，電容C17的另一端與MOS三極管TI的源極相連后接輸出地G，M0S三極管Tl的漏極分別與電阻R12的另一端、變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的同名端e腳連接，電感L2的另一端分別與電容Cl I的正極和變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的異名端f腳連接，電容Cll的負(fù)極接輸出地G，變壓器TRF2次級線圈Ls2的同名端3腳通過電感L3接電容C12的一端并作為輸出端之一 Voh引出，變壓器TRF2次級線圈Ls2的異名端4腳分別與電容Cl 2的另一端、二極管D8的正極、二極管D9的負(fù)極連接，電阻Rl 3與電容Cl 3并聯(lián)，二極管D8和DlO的負(fù)極相連后分別接電阻R13和R14的一端，二極管DlO的正極與二極管Dll的負(fù)極相連并作為另一個輸出端Vol引出，二極管Dll和D9的正極與電阻R13的另一端相連后接輸出地G并引出，電位器RW2的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R14的另一端分別與電阻Rl 5的一端、電位器RW2的一個固定端2腳、電容Cl 4的正極連接，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻Rl 8的一端、電阻Rl 5的另一端，放大器U5A的供電正端8腳接內(nèi)部供電端Vcc，放大器U5A的供電負(fù)端4腳分別與電阻R18的另一端、電容C14的負(fù)極相連后接輸出地G，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻R16和電容C19的一端，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻R17的一端、電容C19的另一端，電阻R16和R17的另一端相連并作為燈電流顯示端Idis引出，電位器RW2的另一個固定端I腳分別與電容ClO的一端、電阻R7的一端和基準(zhǔn)源U4的控制端I腳連接，電容ClO的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陰極3腳、穩(wěn)壓二極管D5的正極、穩(wěn)壓二極管D14的負(fù)極和電容C16的負(fù)極連接，電阻R7的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陽極2腳、穩(wěn)壓二極管D14的正極相連后接輸出地G，穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極分別接電容C16的正極、電阻R6的另一端、AC/DC隔離變換電路中光電耦合器U2輸入二極管的負(fù)極，電阻R5的另一端接AC/DC隔離變換電路中光電親合器U2輸入二極管的正極I腳。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本汞燈高壓模塊電源采用交流220V輸入，方便用戶使用;動態(tài)響應(yīng)快，電磁干擾小;采用自振式定頻調(diào)幅控制，推挽式驅(qū)動結(jié)構(gòu)，輸出功率較大，穩(wěn)流精度高;具有輸出燈電流的調(diào)節(jié)和監(jiān)測功能，實現(xiàn)汞燈光強(qiáng)的線性控制；工作、起輝高壓的一體化設(shè)計，提高了電源的可靠性，延長汞燈使用壽命;整體結(jié)構(gòu)緊湊，同比體積小，長期工作穩(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的電源電路連接框圖；
圖2為本發(fā)明的電源電路原理圖；
圖3為本發(fā)明的金屬網(wǎng)盒示意圖。
【具體實施方式】
[0007]如圖1、2所示，一種高精度汞燈專用高壓模塊電源，包括安裝在金屬網(wǎng)盒I中的電源電路，電源電路包括交流輸入整流濾波電路、AC/DC隔離變換電路，還包括燈電流控制及輸出電路。
[0008]AC/DC隔離變換電路分別與交流輸入整流濾波電路、燈電流控制及輸出電路連接，電源電路設(shè)有六個引出端和一個外部調(diào)節(jié)電位器。
[0009 ]上述燈電流控制及輸出電路中，變壓器TRFl次級線圈Ls I的異名端I腳接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極分別與電容C7的正極、電阻R3和R5和R6及電感L2的一端連接，電容C7的負(fù)極與變壓器TRFl次級線圈Lsl的同名端2腳相連后接輸出地G，控制芯片U3的供電端I腳和控制芯片U3的高側(cè)懸浮電源正端8腳相連后分別與電容CS的正極、二極管D15的負(fù)極、電阻R3的另一端連接并作為內(nèi)部供電端Vcc，電容C8的負(fù)極與二極管D15的正極相連后接輸出地G，電位器RWl的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，控制芯片U3的振蕩器定時電阻輸入端2腳通過電阻R4接電位器RWl的固定端2腳，電位器RWl的另一個固定端I腳分別與電容C9的一端和控制芯片U3的振蕩器定時電容輸入端3腳連接，電容C9的另一端分別與控制芯片U3的接地端4腳和控制芯片U3的高壓懸浮電源負(fù)端6腳相連后接輸出地G，電阻RlO與二極管D13并聯(lián)，控制芯片U3的低側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端5腳接二極管D13的負(fù)極，二極管D13的正極分別與電容C18的一端、MOS三極管T2的柵極連接，電容C18的另一端與MOS三極管T2的源極相連后接輸出地G，MOS三極管T2的漏極分別與發(fā)光管D7的負(fù)極、變壓器TRF2初級線圈Lp2_2的異名端g腳連接，發(fā)光管D7的正極接電阻R12的一端，電阻R8與二極管D12并聯(lián)，控制芯片U3的高側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端7腳接二極管D12的負(fù)極，二極管D12的正極分別與MOS三極管Tl的柵極、電容C17的一端連接，電容C17的另一端與MOS三極管Tl的源極相連后接輸出地G，MOS三極管Tl的漏極分別與電阻R12的另一端、變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的同名端e腳連接，電感L2的另一端分別與電容Cll的正極和變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的異名端f腳連接，電容C11的負(fù)極接輸出地G，變壓器TRF2次級線圈Ls2的同名端3腳通過電感L3接電容C12的一端并作為輸出端之一 Voh引出，變壓器TRF2次級線圈Ls2的異名端4腳分別與電容C12的另一端、二極管D8的正極、二極管D9的負(fù)極連接，電阻R13與電容C13并聯(lián)，二極管D8和DlO的負(fù)極相連后分別接電阻R13和R14的一端，二極管DlO的正極與二極管Dll的負(fù)極相連并作為另一個輸出端Vol引出，二極管Dll和D9的正極與電阻R13的另一端相連后接輸出地G并引出，電位器RW2的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R14的另一端分別與電阻R15的一端、電位器RW2的一個固定端2腳、電容C14的正極連接，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻R18的一端、電阻R15的另一端，放大器U5A的供電正端8腳接內(nèi)部供電端Vcc，放大器U5A的供電負(fù)端4腳分別與電阻R18的另一端、電容C14的負(fù)極相連后接輸出地G，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻R16和電容C19的一端，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻Rl 7的一端、電容C19的另一端，電阻R16和R17的另一端相連并作為燈電流顯示端Idis引出，電位器RW2的另一個固定端I腳分別與電容ClO的一端、電阻R7的一端和基準(zhǔn)源U4的控制端I腳連接，電容ClO的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陰極3腳、穩(wěn)壓二極管D5的正極、穩(wěn)壓二極管D14的負(fù)極和電容C16的負(fù)極連接，電阻R7的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陽極2腳、穩(wěn)壓二極管D14的正極相連后接輸出地G，穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極分別接電容C16的正極、電阻R6的另一端、AC/DC隔離變換電路中光電耦合器U2輸入二極管的負(fù)極，電阻R5的另一端接AC/DC隔離變換電路中光電親合器U2輸入二極管的正極I腳。
[0010]控制芯片U3的型號為:IR21531，放大器U5A的型號為:LF442。
[0011 ] 如圖3所示，電源電路有六個引出端和一個外部調(diào)節(jié)電位器位于金屬網(wǎng)盒I外的一偵U，外部調(diào)節(jié)電位器為燈電流可調(diào)電位器Iadj，六個引出端按燈電流顯示端Idis、電源交流輸出高端Voh、電源交流輸出低端Vo 1、輸出地G、交流供電輸入零線N、交流供電輸入火線L順序排列。
[0012]由于采用AC220V供電，因此電路安全是最大問題。在設(shè)計中光電耦合器U2的隔離耐壓應(yīng)大于DC2500V，變壓器TRFl繞制時需考慮絕緣耐壓問題；
為確保輸出燈電流的精度，選擇了低溫漂、高精度的相關(guān)元器件；
根據(jù)汞燈實際最大輸出功率，MOS三極管TI和T2需要考慮散熱問題；
工作、起輝高壓一體化設(shè)計，電路簡單，整體結(jié)構(gòu)緊湊，同比體積小。
[0013]采用金屬網(wǎng)盒，并將金屬網(wǎng)盒接地，有很好的電屏蔽作用，提高電源的抗干擾能力。
[0014]工作原理
輸入整流電路通過濾波器L1、整流橋DI等，經(jīng)電容C3濾波，將交流供電220V整流濾波后，得到300V左右的直流電壓。
[0015]整流后的300V直流電壓，作為AC/DC隔離變換電路的直流供電。通過TOP系列的單片開關(guān)控制器Ul和光電耦合器U2，以及高頻變壓器TRFl等，經(jīng)反饋控制，隔離輸出，為燈電流控制電路等提供可調(diào)控的直流電壓。
[0016]燈電流控制及輸出電路中，控制芯片U3采用自振式半橋驅(qū)動器IR21531，與MOS三極管Tl和T2及驅(qū)動變壓器TRF2—起，構(gòu)成推挽式結(jié)構(gòu)，控制部分采用定頻調(diào)幅方式，通過高頻變壓器TRF2變換后，獲得一固定頻率的交流輸出高壓。
[0017]當(dāng)燈電流輸出為零時，輸出為起輝電壓，工作電壓較高，使汞燈點(diǎn)燃；當(dāng)有燈電流輸出時，輸出為維持電壓，電壓較低，維持汞燈工作。輸出的燈電流經(jīng)二極管D8~D11整流后，在電阻R13上獲得其采樣信號，通過由基準(zhǔn)源U4、二極管D5和D14、AC/DC隔離變換電路中光電耦合器U2等組成的燈電流反饋電路，根據(jù)RW2的燈電流設(shè)定，控制燈電流的大小，最終穩(wěn)定輸出的汞燈燈電流。
[0018]另外，為方便用戶使用，燈電流的采樣電壓通過芯片U5A等組成的跟隨器，獲得燈電流監(jiān)測電壓。
【主權(quán)項】
1.一種高精度汞燈專用高壓模塊電源，包括安裝在金屬網(wǎng)盒(I)中的電源電路，所述電源電路包括交流輸入整流濾波電路、AC/DC隔離變換電路，其特征在于:還包括燈電流控制及輸出電路，所述AC/DC隔離變換電路分別與交流輸入整流濾波電路、燈電流控制及輸出電路連接，電源電路設(shè)有六個引出端和一個外部調(diào)節(jié)電位器； 具體電路連接為:所述燈電流控制及輸出電路中，變壓器TRFI次級線圈Ls I的異名端I腳接二極管D4的正極，二極管D4的負(fù)極分別與電容C7的正極、電阻R3和R5和R6及電感L2的一端連接，電容C7的負(fù)極與變壓器TRFl次級線圈Lsl的同名端2腳相連后接輸出地G，控制芯片U3的供電端I腳和控制芯片U3的高側(cè)懸浮電源正端8腳相連后分別與電容C8的正極、二極管D15的負(fù)極、電阻R3的另一端連接并作為內(nèi)部供電端Vcc，電容C8的負(fù)極與二極管D15的正極相連后接輸出地G，電位器RWl的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，控制芯片U3的振蕩器定時電阻輸入端2腳通過電阻R4接電位器RWl的固定端2腳，電位器RWl的另一個固定端I腳分別與電容C9的一端和控制芯片U3的振蕩器定時電容輸入端3腳連接，電容C9的另一端分別與控制芯片U3的接地端4腳和控制芯片U3的高壓懸浮電源負(fù)端6腳相連后接輸出地G，電阻RlO與二極管D13并聯(lián)，控制芯片U3的低側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端5腳接二極管D13的負(fù)極，二極管D13的正極分別與電容C18的一端、MOS三極管T2的柵極連接，電容C18的另一端與MOS三極管T2的源極相連后接輸出地G，M0S三極管T2的漏極分別與發(fā)光管D7的負(fù)極、變壓器TRF2初級線圈Lp2-2的異名端g腳連接，發(fā)光管D7的正極接電阻R12的一端，電阻R8與二極管D12并聯(lián)，控制芯片U3的高側(cè)柵極驅(qū)動器輸出端7腳接二極管D12的負(fù)極，二極管D12的正極分別與MOS三極管TI的柵極、電容C17的一端連接，電容C17的另一端與MOS三極管TI的源極相連后接輸出地G，M0S三極管Tl的漏極分別與電阻R12的另一端、變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的同名端e腳連接，電感L2的另一端分別與電容Cl I的正極和變壓器TRF2初級線圈Lp2-1的異名端f腳連接，電容Cll的負(fù)極接輸出地G，變壓器TRF2次級線圈Ls2的同名端3腳通過電感L3接電容C12的一端并作為輸出端之一 Voh引出，變壓器TRF2次級線圈Ls2的異名端4腳分別與電容Cl 2的另一端、二極管D8的正極、二極管D9的負(fù)極連接，電阻Rl 3與電容Cl 3并聯(lián)，二極管D8和DlO的負(fù)極相連后分別接電阻R13和R14的一端，二極管DlO的正極與二極管Dll的負(fù)極相連并作為另一個輸出端Vol引出，二極管Dll和D9的正極與電阻R13的另一端相連后接輸出地G并引出，電位器RW2的一個固定端2腳和調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R14的另一端分別與電阻Rl 5的一端、電位器RW2的一個固定端2腳、電容Cl 4的正極連接，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻Rl 8的一端、電阻Rl 5的另一端，放大器U5A的供電正端8腳接內(nèi)部供電端Vcc，放大器U5A的供電負(fù)端4腳分別與電阻R18的另一端、電容C14的負(fù)極相連后接輸出地G，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻R16和電容C19的一端，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻R17的一端、電容C19的另一端，電阻R16和R17的另一端相連并作為燈電流顯示端Idis引出，電位器RW2的另一個固定端I腳分別與電容ClO的一端、電阻R7的一端和基準(zhǔn)源U4的控制端I腳連接，電容ClO的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陰極3腳、穩(wěn)壓二極管D5的正極、穩(wěn)壓二極管D14的負(fù)極和電容C16的負(fù)極連接，電阻R7的另一端分別與基準(zhǔn)源U4的陽極2腳、穩(wěn)壓二極管D14的正極相連后接輸出地G，穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極分別接電容C16的正極、電阻R6的另一端、AC/DC隔離變換電路中光電耦合器U2輸入二極管的負(fù)極，電阻R5的另一端接AC/DC隔離變換電路中光電親合器U2輸入二極管的正極I腳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度汞燈專用高壓模塊電源，其特征還在于:所述電源電路有六個引出端和一個外部調(diào)節(jié)電位器位于金屬網(wǎng)盒I外的一側(cè)，外部調(diào)節(jié)電位器為燈電流可調(diào)電位器Iadj，六個引出端按燈電流顯示端Idis、電源交流輸出高端Voh、電源交流輸出低端Vo 1、輸出地G、交流供電輸入零線N、交流供電輸入火線L順序排列。
【文檔編號】H05B41/288GK106061084SQ201610667232
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610667232.1, CN 106061084 A, CN 106061084A, CN 201610667232, CN-A-106061084, CN106061084 A, CN106061084A, CN201610667232, CN201610667232.1
【發(fā)明人】郝明偉
【申請人】東文高壓電源（天津）股份有限公司