氘燈開關電源的研制

1引言

氘燈是用于分光光度計最為理想的紫外光源，其光譜連續，波長190nm～400nm。傳統的氘燈電源是線性電源，其特點是特性較穩定，但其缺點卻很難克服：其一是難以適應國際民用通用電壓，即110V和220V交流輸入之間的自動轉換；其二是變壓器笨重、恒流源損耗較大。開關電源則可避免上述缺點，目前也出現了氘燈的開關電源，但其燈絲、觸發、點燈等幾組電源是獨立的，成本較高，實際應用中，意義不大。本文介紹一種僅用一只開關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。氘燈點亮之前需先給燈絲預熱，達到預熱效果后方可點燈。點燈時需在其陽陰極A?K間加上300V以上的瞬態觸發電壓，然后A?K間保持（75±15）V電壓，這樣氘燈才有可能點亮，發出紫外光，肉眼可見其亮紫色光斑。為維持其光度穩定性和延長氘燈壽命，點亮后需撤除燈絲電壓或將其降低到很低的范圍之內，觸發電壓在點燈時僅維持短暫的時間，A?K間維持300mA的高精度電流。

3開關電源

如果以二至三個獨立的開關電源組合這些所需的電源，則較為容易，但成本昂貴，電路復雜。現介紹成本低、性能可靠的氘燈開關電源。

該電源采用單端自激式開關電源，變壓器次級提供燈絲交流電壓、觸發高壓、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。

點燈時首先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，燈絲預熱（6～8)s或更長的時間。預熱結束時觸發電路工作，即K2切換使電容C放電，電容的電能在短時間內疊加到氘燈陽極上，同時K1斷開，燈線電壓撤除，這時氘燈處于熱態并在觸發電壓及陽極電壓作用下被點亮。通常氘燈需工作在光度極其恒定的情況下，才有價值，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亮，特別是在寒冷的環境中，但過高的燈絲電流使氘燈絲很亮，將會縮短氘燈使用壽命。

4試驗結果

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

5結語

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

（2）以一只開關電源模塊提供氘燈的各種電壓，成本較低，性價比較好，具有實際應用價值。