一种汞灯恒流驱动装置的制作方法

1.本发明涉及汞灯技术领域，尤其涉及一种汞灯恒流驱动装置。


背景技术：

2.笔型低压汞灯装置作为紫外光源被广泛应用于各种精密测量的场合，笔型低压汞灯内部工作压力小于大气压力，内部的水银包含在石英管中，工作时需要使用高频交流电压将汞蒸气电离，从而完成启辉。达到启辉条件的高频交流电压需要达到一千伏特以上，频率在10khz到30khz之间。为了使交流电压达到一千伏特以上，笔型低压汞灯的驱动电源通常由高频升压变压器来驱动。传统的笔型低压汞灯驱动电源通常采用开环驱动的工作机制，无法控制和调节汞灯的电流，存在着汞灯电流不稳定的问题，其中电流不稳定会导致汞灯在提供光强时的不稳定，影响测量的效果；进而导致汞灯的使用寿命变短以及导致笔型低压汞灯作为精密测量光源时的测量精度低的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种汞灯恒流驱动装置，以解决现有的汞灯存在电流不稳定而导致的光强不稳定的问题。
4.为了解决上述问题，本发明采用以下的技术方案：
5.一种汞灯恒流驱动装置，包括：控制单元、直流电压输出单元、采集单元以及高压转换单元；所述控制单元分别与所述直流电压输出单元、所述采集单元以及所述高压转换单元连接；所述高压转换单元用于与汞灯连接；所述采集单元与所述高压转换单元连接；所述直流电压输出单元与所述高压转换单元连接。
6.其进一步的技术方案为，所述高压转换单元包括高频变压器；所述高频变压器的输入端与所述直流电压输出单元连接，所述高频变压器的输出端与所述汞灯连接。
7.其进一步的技术方案为，所述高压转换单元还包括脉冲发生器单元，所述脉冲发生器单元分别与所述控制单元以及所述高频变压器的输入端连接。
8.其进一步的技术方案为，所述高压转换单元还包括开关单元；所述开关单元分别与所述脉冲发生器单元以及所述高频变压器的输入端连接。
9.其进一步的技术方案为，所述开关单元包括第一开关管以及第二开关管；所述第一开关管与所述第二开关管并联，且所述第一开关管与所述第二开关管均分别与所述脉冲发生器单元以及所述高频变压器的输入端连接。
10.其进一步的技术方案为，通过所述脉冲发生器单元产生的控制信号分别使所述一开关管以及所述第二开关管导通/关闭。
11.其进一步的技术方案为，所述控制单元包括主控单元，所述主控单元分别与所述直流电压输出单元、所述采集单元以及所述脉冲发生器单元连接。
12.其进一步的技术方案为，所述控制单元还包括基准电压输出单元；所述基准电压输出单元分别与所述直流电压输出单元以及所述主控单元连接。
13.其进一步的技术方案为，所述直流电压输出单元包括电压反馈单元；所述电压反馈单元与所述控制单元连接。
14.其进一步的技术方案为，所述采集单元包括整流放大电路；所述整流放大电路分别与所述控制单元以及所述高频变压器的输出端连接。
15.本发明的有益效果：汞灯在正常工作时通常会出现电流波动，当采集单元采集到汞灯的电流不在预设的范围内时，可通过控制单元使直流电压输出单元所输出的直流电压在预设的范围内，进而通过高压转换单元后逆变成的交流高压电也在预设的范围内，进而为汞灯提供稳定的驱动电源，提高汞灯所提供的光强的稳定性，进而提高汞灯的使用寿命以及保证汞灯作为精密测量光源时的测量精度。
附图说明
16.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提供的一种汞灯恒流驱动装置的结构示意图；
19.图2为本发明提供的一种汞灯恒流驱动装置的结构示意图；
20.图3为本发明提供的一种汞灯恒流驱动装置的结构示意图。
21.附图标记
22.控制单元10，主控单元11，基准电压输出单元12，直流电压输出单元20，电压反馈单元21，采集单元30，整桥放大电路31，高压转换单元40，高频变压器41，脉冲发生器单元42，开关单元43，第一开关管431，第二开关管432，汞灯50。
具体实施方式
23.为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
26.还应当理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
27.实施例1
28.参见图1-3，本发明提供了一种汞灯恒流驱动装置，所述汞灯恒流驱动装置包括：控制单元10、直流电压输出单元20、采集单元30以及高压转换单元40；所述控制单元10分别
与所述直流电压输出单元20、所述采集单元30以及所述高压转换单元40连接；所述高压转换单元40用于与汞灯连接；所述采集单元30与所述高压转换单元40连接；所述直流电压输出单元20与所述高压转换单元40连接。
29.在本发明实施例中，在汞灯恒流驱动装置的启辉阶段，即开启工作的阶段，通过控制单元10向直流电压输出单元20输出1.2v的基准电压来产生汞灯50启辉所需的直流输入电压，进而完成启辉。在预热阶段，通过控制单元10向直流电压输出单元20输出0.4v的基准电压，并以每十秒为一个周期增加0.01v，逐步递增到0.65v，进而完成预热阶段。在闭环阶段，也就是通过采集单元30所采集到的汞灯50的电流转换成电流信号，经过控制单元10处理后，可调节输出的基准电压，进而调节汞灯50的电流，使汞灯50的电流能够恒流保持在所设定的电流值范围内，进而提高本汞灯恒流驱动装置的稳定性以及使用寿命；且通过本汞灯恒流驱动装置使汞灯50的电流稳定，进而提高汞灯50的光强度的稳定性，提高了汞灯50作为精密测量光源时的测量精度。
30.进一步的，所述高压转换单元40包括高频变压器41；所述高频变压器41的输入端与所述直流电压输出单元20连接，所述高频变压器41的输出端与所述汞灯50连接。
31.在本发明实施例中，高频变压器41采用型号为efd30 6 6骨架的漏磁高频变压器，如图3所述的pin3为所述高频变压器41的输入端的引脚，所述高频变压器41的pin3与直流电压输出单元20连接，可将直流电压输出单元20输出的直流电压转换为高频交流高压输出。
32.进一步的，所述高压转换单元40还包括脉冲发生器单元42，所述脉冲发生器单元42分别与所述控制单元10以及所述高频变压器41的输入端连接。
33.参见图3，在本发明实施例中，脉冲发生器单元42采用型号为sg3525的单片集成pwm控制芯片，sg3525芯片的comp引脚经调节后产生产生两路频率为35khz、占空比为38％、幅值相等、相位差180
°
的pwm波，并自带死区保护，进而控制开关单元43中的第一开关管431以及第二开关管432的导通/断开。需要说明的是，在本发明实施例中，在第一开关管431导通时，第二开关管432需要断开；同理，在第一开关管431断开时，第二开关管432需要导通，以此来将直流电逆变成交流高压电。若第一开关管431以及第二开关管432同时导通时，则会损坏器件。
34.进一步的，所述高压转换单元40还包括开关单元43；所述开关单元43分别与所述脉冲发生器单元42以及所述高频变压器41的输入端连接。
35.具体而言，开关单元43主要由脉冲发生器单元42所产生的pwm波来控制，如上述所说需要控制开关单元43的其中一个开关管导通，使另一个开关管断开，进而保证可以将直流电逆变成交流高压电，由高频变压器的输出端输出交流高压电来驱动汞灯工作。
36.进一步的，所述开关单元包括第一开关管431以及第二开关管432；所述第一开关管与所述第二开关管并联，且所述第一开关管与所述第二开关管均分别与所述脉冲发生器单元以及所述高频变压器的输入端连接。
37.具体而言，如图3所示，pin1以及pin6均为高频变压器41的输入端的引脚，第一开关管431的漏极与高频变压器41的pin1连接，第一开关管431的源极分别与第二开关管432的漏极以及高频变压器41的pin6连接；第一开关管431的栅极与脉冲发生器单元42连接；第二开关管432的漏极与高频变压器41的pin6连接，第二开关管432的源极接地，第二开关管
432的栅极与脉冲发生器单元42连接。进而通过脉冲发生器单元42所产生的pwm波来控制第一开关管431以及第二开关管432，保证将直流电逆变成交流高压电，提高装置的稳定性。
38.进一步的，通过所述脉冲发生器单元42产生的控制信号分别使所述一开关管431以及所述第二开关管432导通/关闭。
39.具体而言，如上述所说，通过所述脉冲发生器单元42产生的控制信号就是pwm波，可通过设置pwm波的频率、占空比、幅值来控制分别使所述一开关管431以及所述第二开关管432导通/关闭；其中可以使所述一开关管431导通时，第二开关管432关闭，也可以使所述一开关管431关闭时，第二开关管432导通。
40.进一步的，所述控制单元10包括主控单元11，所述主控单元11分别与所述直流电压输出单元20、所述采集单元30以及所述脉冲发生器单元42连接。
41.具体而言，主控单元11可根据采集单元30输出的信号来判断当前汞灯50的电流是否在预设的范围内，若当前汞灯50的电流不在预设的范围内，可通过主控单元11进行调节进而输出对应的基准电压，来使汞灯50的电流维持在预设的范围内。
42.进一步的，所述控制单元10还包括基准电压输出单元12；所述基准电压输出单元12分别与所述直流电压输出单元20以及所述主控单元11连接。
43.具体而言，当采集单元30采集到的汞灯50的电流不在预设的范围内时，通过主控单元11来控制基准电压输出单元12所输出的基准电压，进而调节基准电压输出单元12所输出的基准电压，进而调节当前汞灯50的电流，使汞灯50的电流调整为预设的范围内，保持汞灯50的光强，提高汞灯50所提供的光强的稳定性，进而提高汞灯50作为精密测量光源时的测量精度。
44.进一步的，所述直流电压输出单元20包括电压反馈单元21；所述电压反馈单元21与所述控制单元10连接。
45.具体而言，在闭环阶段，可通过直流电压输出单元20中的电压反馈单元21来实时判断当前直流电压输出单元20所输出的直流电压是否与预设的直流电压一致。其中，预设的直流电压为当前直流电压输出单元20所输出的直流电压的五分之一。通过所述电压反馈单元21反馈当前输出的直流电压是否符合要求，进而提高汞灯恒流的稳定性。
46.进一步的，所述采集单元30包括整流放大电路31；所述整流放大电路31分别与所述控制单元10以及所述高频变压器41的输出端连接。
47.具体而言，采集单元30通过采样电阻将电流转换成电压，再通过整流桥和滤波电容将交流电信号转换为直流信号并将该直流信号输入到控制单元10中，控制单元10可根据采集单元30所采集到的信号进行相应的调节处理，进而保证汞灯的恒流以及光强的稳定性。
48.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。