高校大学生毕业论文《采用晶体管恒流电路控制氪灯电流技术》.pdf

采用晶体管恒流电路控制氪灯电流技术 晶体管恒流电路控制氪灯电流 介绍一种晶体管恒流全新触发连续固体激光器氪灯电源 先用一较高电压的辅助电源触发氪灯进入辉提要 光放电 然后接通主电源 通过控制电路使氪灯自动过渡到弧光放电 为使氪灯正常工作电流恒定 光强稳定 采用 从而使整机电路简化 关键词 固体激光器电源 氪灯触发系统 晶体管恒流 A power Supply of Continuous Solid Laser Krypton Lamp Using a New Touching off System and Transistor Constant Current Circuit Yu Jiang 1 Yang Q i m in2 Zong Rong1 Cai Guanghui1 1 D ep t ofInf orm ation and E lectronic S cience Yunnan U niversity K unm ing 650091 2 Institute of L aser K unm ing U niversity of S cience and T echnology K unm ing 650051 Abstract A pow er supply of continuous solid laser krypton lamp using a new touching off system and transistor constant current circuit is proposed A higher voltage accessory pow er supply is used to touch off krpton lamp to glow discharge Then the main pow er supply is sw itched on and a control circuit is used to get krypton lamp to arc discharge automatically The krypton lamp gets a constantworking current and a constant light intense by a transistor constant current circuit w hich is si mplified the circuits of w hole pow er supply Key words pow er supply of solid laser touching off system of krypton lamp transistor constant current 氪灯作为连续固体激光器的泵浦灯 在中 小功率的激光器中经济实用 但触发系统体积 庞大 而且由于阴极溅射严重 使氪灯寿命降 低 我们提出一种新的触发系统 采用较低峰值 功率和较小能量点燃氪灯 克服了这一缺点 由 于外界电网电压波动或波纹系数较大 常常使 得激光器的输出功率波动 甚至引起模式变化 因此应使氪灯电流保持稳定 1 2 我们采用大功 率晶体管组成恒流装置 废弃了可控硅调流电 路 使得恒流控制驱动电路简化 氪灯触发系统 氪灯正常工作处于弧光放电区 点燃前灯 管所加电压不能太高 否则一旦点燃 大电流对 氪灯冲击太大 将损坏灯管或降低灯的使用寿 命 但灯管电压越低 所需触发脉冲的峰值功率 就越高 能量也就越大 这样就导致需要笨重的 触发系统 对于如图1所示的触发系统 脉冲变压器 及高压电容器体积较大 不安全 且带来电磁干 扰 改进的方法是 使氪灯先处于辉光放电工作 区 然后自动过渡到弧光放电区 即在点燃前灯 管两端加上较高电压 这样只需较小的触发脉 冲峰值功率和能量氪灯就能点燃进入辉光放电 区工作 此后 接通主电源 提供低压大电流 使 氪灯进入弧光放电工作状态 图1 触发系统 晶体管恒流电路 为了使流过氪灯的工作电流保持恒定 在 氪灯上串联晶体管恒流电路 正常工作时流过 氪灯的电流由该恒流电路决定 晶体管恒流电 路如图2所示 在氪灯被触发进入辉光放电后 接通主电源和恒流控制辅助电源 DZ1所确定 的基准电压对电容器C20充电 比较放大器 IC1的输出缓慢增大 经BG20 和BG21组成的 射极跟随器使恒流晶体管BG22 BG29的电 流逐步增大 从而控制氪灯电流逐步增大 由辉 光放电区过渡到弧光放电区 然后恒流晶体管 电流达到恒定 氪灯稳定工作 为了减小电流取 样的损耗 采用电流传感器HZ对氪灯电流进 行取样 经集成运算放大器IC2放大后送到 IC1比较电路进行比较 输出误差电压去控制 恒流晶体管电流 从而使氪灯电流恒定 图2 晶体管恒流电路 整机电路 我们设计的连续固体激光器泵浦氪灯电源 整机电路原理方框图如图3所示 图3 原理框图 辅助电源 1 为触发氪灯辉光放电电源 提 供较高的触发电压 然后主电源提供大电流供 电 使氪灯进入正常工作状态 同时断开辅助电 源 1 为使氪灯发光均衡 要求工作电流恒定 为此在氪灯上串联一个晶体管恒流电路 取样 电路对流过氪灯的电流进行检测 经比较放大 和恒流控制电路使得晶体管电流恒定 从而使 氪灯恒流工作 光强稳定 电源主回路 电源主回路电路如图4所示 图5为继电 器控制电路 当接通整机电源开关SW 2和水压 开关SW 1后 继电器J1使辅助控制电源 2 接 通 然后继电器 J7 使辅助电源DC1接通 当接 通触发开关SW 5后 产生较高的起辉电压加到 氪灯上 触发氪灯进入辉光放电 然后接通主回 路开关SW 3 继电器 J2 使主电源接通 全波整 流后经隔离二极管D7对电容C7充电 继电器 J4 拾取辉光放电电流 并启动 J5 和J6 使得主 电源与氪灯接通 氪灯上的电压降低 电流加 大 由晶体管恒流电路控制使氪灯进入正常弧 光放电工作区 辅助触发电源能够自动断开 因 为 J5 导通后 J7的供电已被切断 仅能靠电容 C维持一段时间就自动关断 从而使辅助电源 断开 在图5中 SW 4为主回路脱开开关 SW 6 为恢复开关 图4 电源主回路 图5 控制电路 结果与讨论 我们设计出一实用的采用氪灯作为泵浦灯 的连续固体激光器电源 氪灯起辉电压1400 V 氪灯正常工作电压约800V 由于氪灯正常 工作时电流很大 对主电源电路元件要求高 全 波整流二极管D1 D6采用高反压大电流整流 管 并且在二极管上并联电阻电容 使二极管安 全可靠地工作 由于氪灯正常工作的大电流由 晶体管恒流电路提供 因此对恒流电路的晶体 管要求很高 我们采用四对达林顿管并联 以提 供足够大的恒流电流 为了减小晶体管恒流电