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        一種基于K60的氙燈電源控制系統的設計方案

        作者: 時間:2013-12-24 來源:網絡 收藏

        引言

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/227295.htm

        氙燈光源相比于其它電光源的優點是發光效率高、能耗浪費低,可實現高能量密度、長時間連續照射,氙燈輻射光譜能量分布與日光相接近,色溫約為 6000K,近似點光源。廣泛應用于布匹織物的顏色檢驗,藥物、塑料的老化試驗,植物栽培,光化學等方面充當人工老化的光源和模擬日光。


        隨著科學技術日新月異的發展,尤其是電力電子技術、半導體技術、傳感器技術的日趨成熟,各種功率器件不斷涌現,氙燈電源驅動技術也在不斷發展,從而使氙燈的應用領域越來越寬。因此很有必要設計出一款穩定,可靠的系統。


        氙燈的工作原理

        氙燈結構與常用的白熾燈不同,沒有鎢絲,其石英泡殼內充有0.019~0.0266MPa高壓氙氣,是通過氣體放電而達到照明效果的光源,它有正負兩個電極,極間距離小于10mm,氙氣在高壓的條件下電離成正負離子而具有導電性,正負電極進行極間放電產生電弧,利用電弧激活隋性氣體氙氣,促使金屬鹽發光。


        系統總體結構設計

        系統的設計主要包括硬件系統設計和軟件系統設計兩大部分。其中硬件系統主要包括主控制器和氙燈電源系統,組成原理框圖如圖1所示。


        一種基于K60的氙燈電源控制系統的設計方案


        軟件系統的設計包括液晶顯示程序、按鍵掃描程序、電流、電壓、光采樣程序以及電流和光反饋控制算法程序等。通過對氙燈光源軟硬件控制系統的設計和聯合調試,實現該控制系統可靠、穩定的工作。


        硬件設計

        控制系統的硬件設計部分主要包括電源轉換電路,升壓控制電路,繼電器控制電路以及人及交互接口電路等,具體硬件結構如圖2所示。


        一種基于K60的氙燈電源控制系統的設計方案


        硬件系統以Kinetis 60微控制器為核心,具有處理速度快,功耗低,成本低等優點,其片內128KB的RAM,512KB的FLASH,高達16位精度A/D采樣模塊和多通道的DMA模塊完全滿足了系統開發的需要[5].通過按、旋鈕的調節實現定時關燈、累計工作時間、亮度可調等主要功能,并把相關數據顯示在LCD液晶顯示屏上。繼電器的吸合控制了觸發器的觸發時刻,升壓電路工作以后,電壓迅速上升,當達到氙燈啟輝的電壓值時,繼電器吸合,給出觸發信號,帶動觸發器工作,瞬時產生近萬伏的高壓,擊穿氙氣,完成啟輝,而后只需24V開關電源正常供電,氙燈即可持續工作。為了減少功率驅動電路工作時對數字電路產生干擾,為此在數字電路與功率驅動電路之間加入了光電隔離器進行隔離。1、電源轉換電路設計

        氙燈工作需要直流供電,電源選用24V直流開關電源模塊,控制系統的其他外圍模塊,例如輸入設備、液晶顯示器、其它數字芯片、模擬運放等大多為5V 供電,主控芯片需要3.3V工作電壓,本系統先采用變壓、整流、濾波、穩壓將220V交流電轉換成穩定的5V直流電,給常規元器件供電,主控制器再將5V轉換成3.3V,使整個系統結構更加細致、緊湊,增加了系統的穩定性。電源轉換電路原理圖如圖3所示。


        一種基于K60的氙燈電源控制系統的設計方案


        4.2 升壓控制電路設計

        由氙燈的工作原理可知,氙氣是一種惰性氣體,若要擊穿氙氣使氙燈工作,必須提供足夠高的啟輝電壓,這就要求控制系統必須包括升壓電路。電壓升到一定的值后,驅動繼電器電路,觸發器由此得以觸發。觸發電壓高達上萬伏,足以使氙燈光源啟輝成功。升壓電路簡圖如圖4所示。

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        關鍵詞: K60 氙燈電源控制

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