率較大，電路輸出電流很穩(wěn)定，特別適合汞燈這樣的低電壓、大電流、大功率、紋波系數(shù)要求較低的工作要求。下面分析電路的工作原理，變換電路由兩個功率管Q7/Q8及兩個電容C5/C12等組成的半橋電路，當三級管沒有觸發(fā)信號時，兩個電容沖電，電容電壓為Uc5 = Ucl2 = 150Vdc，當控制變壓器T2的次級n2線圈產(chǎn)生正向驅(qū)動脈沖時，Q7導(dǎo)通，C5經(jīng)過Q7和變壓器Tl的初級線圈放電；與此同時，C12被沖電。當控制變壓器T2的次級n3線圈產(chǎn)生正向驅(qū)動脈沖時，Q8導(dǎo)通，C12經(jīng)過Q8和變壓器Tl的初級線圈放電；與此同時，C5被沖電。隨著Q7/Q8的通斷切換，Tl的次級上產(chǎn)生特定頻率的脈沖電壓。其電壓為，Uo = T * d * Uin/n，式中d為三極管的占空比，必須限制在0.5以下，防止兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通和引起電源電路短路。開關(guān)管Q3/Q4交替工作，組成推挽工作方式，工作于T2變壓器的初級線圈上，T2的次級線圈耦合驅(qū)動Q7/Q8的基級，主變壓器的次級輸出有三個，根據(jù)匝數(shù)的不一樣，高壓100Vac用于點火起動，18-40Vdc的點燈電壓，其高低壓的轉(zhuǎn)換為自動進行的；還有一路為繼電器和MCU電路供電用。
[0022]在圖2中介紹本電源在提高工作壽命的電路原理，因為一般正常壽命為200個小時，既200小時后燈泡的光通量只有原來的80%。在設(shè)定的額定恒功率輸入情況下，燈泡電壓升高，電流會下降，汞燈輸出電壓和電流隨工作時間的變化曲線如圖3所示。由此可見，新燈泡壓降是18.2Vdc，電流為5.5A。當使用200小時后，燈泡電壓達到27.8Vdc (此時電流下降到3.6A)左右，當電壓上升時，電流下降，而燈光也會變暗，燈光變暗將會導(dǎo)致使用者對觀查物的誤判，正常情況下，光通量下降20%都必須更換燈泡。因此，如果是把電流適當加大，使燈泡的亮度得到提高，將會延長本已經(jīng)報廢的燈泡使用時間，這樣既保證了亮度，也節(jié)約了成本。電路的工作原理是，燈泡電壓通過穩(wěn)壓管DZ1/DZ2/DZ3/DZ4的檢測，使燈泡在不同的燈壓降里對應(yīng)不同的光耦Uo/Ul/U2的開關(guān)，然后通過光耦再決定電阻R21/R42/R43/R44/R33/R34和可調(diào)電阻Wl的分壓，分壓結(jié)果送到TL494的I腳；另一方面，TL494內(nèi)部的5V參考電壓從14腳輸出經(jīng)R11/R23分壓，送到TL494的2腳，I腳和2腳的兩個電平通過TL494內(nèi)部比較器，實現(xiàn)燈泡在不同的燈壓降里的檢測及控制。R20/R40電流采樣電阻，形成了電壓負反饋電路，從而控制了燈泡工作電流的大小。根據(jù)實際的照明情況和實踐，在本電源中，我們對不同階段的燈泡電壓設(shè)置了不同的電流。
[0023]實踐證明，燈泡在壽命后期，電壓上升后，適當提高了功率，這樣的設(shè)置，既能使燈泡的使用壽命延長50%。
[0024]圖4是創(chuàng)新型顯微鏡專用汞燈電源微處理器控制框圖，微處理器采用MICROCHIP美國微芯科技的一款低功耗的中檔微處理器PIC16F1824,該微處理器具有10位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，保證其電流的采樣值有較高精度，以此準確的顯示出汞燈的工作電流；該控制器具有較強的抗干擾能力，能在高頻開關(guān)電源下正常工作；開機由開關(guān)電源部分產(chǎn)生的一組12V的直流電源輸入給7805線性穩(wěn)壓芯片由此芯片產(chǎn)生一個穩(wěn)定的5V直流電為微控制器及其相關(guān)的外圍電路提供電源，當控制器正常工作時微控制器將判斷內(nèi)部EEPROM中保存的累計時間值是否超出了 1000小時，如果超出控制器將通過輸出1 口控制蜂鳴器提示跟換汞燈并復(fù)位累計時間值。如果未超出則控制器通過輸出1 口控制高壓切換電路使其輸出高壓觸發(fā)汞燈點亮，這樣的自動開啟高壓模式能很好的保證電源正常工作穩(wěn)定后輸出高壓，避免了手動超做的時間操作不當而導(dǎo)致的汞燈開啟不正常，還有就是無外部觸發(fā)高壓按鍵，防止在汞燈正常工作情況下開啟高壓輸出損傷汞燈。當汞燈正常點亮后控制器通過AD采樣電路讀取電流值實時顯示到數(shù)碼管上。并判斷電流大小一次判斷汞燈是否正常點亮，如果滿足汞燈的工作電流則開啟計時器，記錄累計時間。累計時間一分鐘保存一次到EEPROM中防止掉電后數(shù)據(jù)丟失。微處理器通過高精度的AD采樣將汞燈電流和累計工作的時間實時的顯示在數(shù)碼管上，以便我們能很好的觀察到汞燈工作情況，當異常情況發(fā)生時能給出相應(yīng)的報警提示保證其汞燈正常工作。
[0025]圖5是創(chuàng)新型顯微鏡專用汞燈電源微處理器電路原理圖，圖6是創(chuàng)新型顯微鏡專用汞燈電源微處理器程序流程圖，軟件采用C語言編程。
[0026]本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)，雖然本發(fā)明己通過有關(guān)的實施案例進行了圖示和描述，但是，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當了解，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細節(jié)上的各種各樣變化，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書為準。
【主權(quán)項】
1.一種創(chuàng)新型顯微鏡專用汞燈電源，其特征在于:110VAC/220VAC交流輸入送至EMI電路(1)，其輸出送入倍壓電路(3)，然后送入整流濾波電路(2)，經(jīng)整流濾波后的直流電壓經(jīng)倍壓后的直流電壓送入功率變換半橋電路(4)，功率變換半橋電路(4)輸出的交流分量送入主變壓器(5)，主變壓器(5)輸出的交流分量經(jīng)高壓轉(zhuǎn)換電路(6)輸出到汞燈(18);主變壓器(5)輸出的另一路交流分量送入輸出濾波電路(7);經(jīng)輸出濾波電路(7)整流濾波后的直流電壓送入汞燈(18)。恒功率電路(11)對輸出濾波電路(7)(整流濾波后的直流電壓進行采樣，采樣后的信號送入主控電路(9)，同時保護電路(10)對經(jīng)輸出濾波電路(7)整流濾波后的直流電壓進行采樣，采樣后的信號也送入主控電路(9)，主控電路(9)輸出控制信號給驅(qū)動電路(8)，由驅(qū)動電路(8)對半橋電路進行PWM(脈沖寬度)控制，從而控制了燈泡工作電流的大??；AD采樣電路(14)對輸出濾波電路(7)整流濾波后的直流電壓進行采樣，采樣后的信號送入微處理器(13)，經(jīng)微處理器(13)分析處理后的信號一路送入到數(shù)碼顯示電路(16)對輸出到汞燈(18)的電壓及電流數(shù)值進行顯示；一路送入聲音報警電路(15)對過壓過流信號進行聲音報警；一路送入高壓自啟動電路(17)，對高壓轉(zhuǎn)換電路(6)進行控制；微處理器(13)與人機交互電路(12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種創(chuàng)新型顯微鏡專用汞燈電源，其特征在于:微處理器(13)通過AD采樣電路(14)采樣輸出濾波電路7輸出到汞燈(18)回路的電流電壓值，并實時顯示在數(shù)碼顯示電路(16)上；當采樣電流大于800mA的電流后微處理器(13)啟動計時功能記錄汞燈(18)正常工作的累計時間，如果累計時間等于1000小時時計時停止并通過聲音報警電路(15 )報警聲提示更換汞燈，更換完成后通過人機交互電路(12 )輸入時間，整機正常工作并重新記錄使用時間。
【專利摘要】本實用新型涉及的是一種直流汞燈電源，更具體的涉及一種基于顯微鏡專用的汞燈電源。它由以下電路組成，包括EMI、倍壓、整流濾波、功率變換半橋、主變壓器、高壓轉(zhuǎn)換、輸出濾波、恒功率、主控、保護、驅(qū)動、微處理器、聲音報警、數(shù)碼顯示、高壓自啟動、恒功率控制、AD采樣電路及汞燈組成。通過選用專用集成電路芯片和微處理器，對汞燈電源進行重新電路設(shè)計和PCB設(shè)計，使得創(chuàng)新型顯微鏡專用的汞燈電源完全滿足電子產(chǎn)品安規(guī)標準《EN60950-1(GB4943)》的安全規(guī)范要求,經(jīng)過實際應(yīng)用，證明符合顯微鏡用汞燈的要求，操作方便、顯示報警功能完善，大大提高了汞燈的使用壽命，使得用戶的使用成本大大減少。
【IPC分類】H05B41-36
【公開號】CN204482135
【申請?zhí)枴緾N201420389088
【發(fā)明人】陳軍, 楊波, 杜春榮, 馮偉, 胡濤
【申請人】重慶瑞升康博電氣有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年7月15日