基于K60的氙燈電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

來(lái)源：電子技術(shù)網(wǎng)  作者：霍亮生等2013年12月16日 12:00

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[導(dǎo)讀] 本文在分析氙燈工作原理的基礎(chǔ)上，以Kinetis 60微控制器為核心，提出了一款氙燈電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，方案設(shè)計(jì)中主要包括電源轉(zhuǎn)換電路，升壓控制電路以及人及交互接口電路，利用電流反饋和光反饋控制算法保證光的穩(wěn)定輸出。該系統(tǒng)加入了氙燈定時(shí)關(guān)閉和累計(jì)工作時(shí)間的功能。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)軟硬件的調(diào)試，本方案中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行，達(dá)到控制要求。

關(guān)鍵詞：K60電源控制

　　1.引言

　　氙燈光源相比于其它電光源的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光效率高、能耗浪費(fèi)低，可實(shí)現(xiàn)高能量密度、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)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(diǎn)光源。廣泛應(yīng)用于布匹織物的顏色檢驗(yàn)，藥物、塑料的老化試驗(yàn)，植物栽培，光化學(xué)等方面充當(dāng)人工老化的光源和模擬日光。

　　隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是電力電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、傳感器技術(shù)的日趨成熟，各種功率器件不斷涌現(xiàn)，氙燈電源驅(qū)動(dòng)技術(shù)也在不斷發(fā)展，從而使氙燈的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越寬。因此很有必要設(shè)計(jì)出一款穩(wěn)定，可靠的氙燈電源控制系統(tǒng)。

　　2.氙燈的工作原理

　　氙燈結(jié)構(gòu)與常用的白熾燈不同，沒(méi)有鎢絲，其石英泡殼內(nèi)充有0.019~0.0266MPa高壓氙氣，是通過(guò)氣體放電而達(dá)到照明效果的光源，它有正負(fù)兩個(gè)電極，極間距離小于10mm，氙氣在高壓的條件下電離成正負(fù)離子而具有導(dǎo)電性，正負(fù)電極進(jìn)行極間放電產(chǎn)生電弧，利用電弧激活隋性氣體氙氣，促使金屬鹽發(fā)光。

　　3.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　氙燈電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大部分。其中硬件系統(tǒng)主要包括主控制器和氙燈電源系統(tǒng)，組成原理框圖如圖1所示。

　　軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(guò)對(duì)氙燈光源軟硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和聯(lián)合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的工作。

　　4.硬件設(shè)計(jì)

　　控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要包括電源轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　硬件系統(tǒng)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(yōu)點(diǎn)，其片內(nèi)128KB的RAM，512KB的FLASH，高達(dá)16位精度A/D采樣模塊和多通道的DMA模塊完全滿(mǎn)足了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需要［5］。通過(guò)按、旋鈕的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)燈、累計(jì)工作時(shí)間、亮度可調(diào)等主要功能，并把相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在LCD液晶顯示屏上。繼電器的吸合控制了觸發(fā)器的觸發(fā)時(shí)刻，升壓電路工作以后，電壓迅速上升，當(dāng)達(dá)到氙燈啟輝的電壓值時(shí)，繼電器吸合，給出觸發(fā)信號(hào)，帶動(dòng)觸發(fā)器工作，瞬時(shí)產(chǎn)生近萬(wàn)伏的高壓，擊穿氙氣，完成啟輝，而后只需24V開(kāi)關(guān)電源正常供電，氙燈即可持續(xù)工作。為了減少功率驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)對(duì)數(shù)字電路產(chǎn)生干擾，為此在數(shù)字電路與功率驅(qū)動(dòng)電路之間加入了光電隔離器進(jìn)行隔離。

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本文導(dǎo)航

• 第 1 頁(yè)：基于K60的氙燈電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

• 第 2 頁(yè)：電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

• 第 3 頁(yè)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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