本實用新型涉及原子發(fā)射光譜檢測儀器技術領域，更為具體地，涉及一種具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀。

背景技術：

原子發(fā)射光譜儀是光機電與計算機相結合的高科技分析儀器，其工作原理是利用電火花光源激發(fā)金屬元素發(fā)射的特征譜線強度來檢測元素的含量。電火花光源的穩(wěn)定性，決定了光譜儀光譜分析數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，然而，電網(wǎng)電壓的波動會導致電火花光源不穩(wěn)定，造成光譜儀光譜分析數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定且重現(xiàn)性較差。

目前，國內(nèi)國外的原子發(fā)射光譜儀，由于光譜儀耗電量大，在光譜儀主機內(nèi)沒有電壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，在運行時，要求輸入電壓220V±1％，但是，由于電網(wǎng)電壓波動較大，不能保證光譜儀正常運行，因此，光譜儀制造商要求用戶自行配備專用的大功率穩(wěn)壓器，這樣造成用戶不但要購買光譜儀主機，還要購買一臺大型的穩(wěn)壓器。

因此，為解決上述問題，本實用新型提供一種新的光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，以解決光譜儀的主機內(nèi)電壓不穩(wěn)定的問題。

本實用新型提供一種具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，包括：全波整流電路、升壓電感器、場效應晶體管，其特征在于，還包括功率因數(shù)控制器；其中，全波整流電路，用于將交流電整流為單向脈動的直流電；升壓電感器，用于升壓并感生高頻脈沖電壓；整流濾波電路，用于升壓電感器輸出的高壓直流電流單向通過并對脈動直流電流濾波處理；場效應晶體管，用于控制升壓電感器的磁能和電能的轉換，其中，當場效應晶體管導通時，流經(jīng)升壓電感器的電流直線上升到峰值電流，并將電能轉換為磁能；關閉時，升壓電感器磁能釋放出來，轉換為高壓直流電流；功率因數(shù)控制器，用于控制所述場效應晶體管的開通和關斷；功率因數(shù)控制器供電電路，用于對功率因數(shù)控制器啟動和運行供電。

此外，優(yōu)選的結構是，具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，還包括取樣電阻，取樣電阻，用于監(jiān)測電路中的電壓，以保證電壓保持恒定狀態(tài)。

此外，優(yōu)選的結構是，自動穩(wěn)壓光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)的輸入電壓范圍為：90V～260V；自動穩(wěn)壓光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)的最大功率為：500W；自動穩(wěn)壓光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)的工作頻率為：100KHz；自動穩(wěn)壓光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)的電壓穩(wěn)壓精度：﹤0.1V；自動穩(wěn)壓光譜儀穩(wěn)壓系統(tǒng)的功率因數(shù)為99％。

從上面的技術方案可知，本實用新型提供的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，該穩(wěn)壓系統(tǒng)體積小，電路簡單，工作性能穩(wěn)定、可靠，可直接集成到光譜儀的光源板電路上，光譜儀當輸入的電網(wǎng)電壓在較寬范圍90V～260V波動時，輸出電壓不隨輸入電壓波動變化，因此光譜儀光源電路可獲得高度穩(wěn)定的輸入電壓，儀器不外接穩(wěn)壓器，仍然能正常工作，并且該穩(wěn)壓系統(tǒng)具有功率因數(shù)補償，電能利用率為99％，使光譜儀節(jié)省電耗。

附圖說明

通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本實用新型的更全面理解，本實用新型的其它目的及結果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為根據(jù)本實用新型實施例的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的結構框圖；

圖2為根據(jù)本實用新型實施例的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的電路示意圖。

在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特征或功能。

具體實施方式

在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。

以下將結合附圖對本實用新型的具體實施例進行詳細描述。

為了說明本實用新型提供的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的結構，圖1示出了根據(jù)本實用新型實施例的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的結構。

如圖1所示，本實用新型提供的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀100包括：全波整流電路110、升壓電感器120、整流濾波電路130、功率因數(shù)控制器供電電路140、功率因數(shù)控制器150、場效應晶體管160、取樣電阻170。

全波整流電路110，用于將將交流電整流為單向脈動的直流電；升壓電感器120，用于升壓并感生高頻脈沖電壓；整流濾波電路130，用于升壓電感器輸出的高壓直流電流單向通過并對脈動直流電流濾波處理；功率因數(shù)控制器供電電路140，用于對功率因數(shù)控制器150啟動和運行供電；功率因數(shù)控制器150，用于控制所述場效應晶體管的開通和關斷；場效應晶體管160，用于控制升壓電感器的磁能和電能的轉換，其中，當場效應晶體管導通時，流經(jīng)升壓電感器的電流直線上升到峰值電流，并將電能轉換為磁能；關閉時，升壓電感器磁能釋放出來，轉換為高壓直流電流。

在本實用新型的實施例中，具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀還包括取樣電阻170，取樣電阻170用于監(jiān)測電路中的電壓，以保證電壓保持恒定狀態(tài)。

本實用新型的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，解決因容性負載導致電流波形嚴重畸變而產(chǎn)生的電磁干擾(EMl)和電磁兼容(EMC)問題，完全不同于過去的功率因數(shù)補償，它是針對非正弦電流波形畸變而采取的，迫使交流電流追蹤電壓波形瞬時變化軌跡，并使電流和電壓保持同相位，就是使設備在整個正弦周期內(nèi)獲得電能，使系統(tǒng)呈純電阻性技術(線路電流波形校正技術)。

為了進一步說明具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的原理，圖2示出了根據(jù)本實用新型實施例的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀的電路原理。

如圖2所示，具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀包括全波整流電路、升壓電感器、功率因數(shù)控制器、場效應晶體管、整流二極管、濾波電容、取樣電阻。當接通AC線路后，橋式整流輸出為100Hz的正弦半波脈動電壓，通過電阻R1的電流對電容C1充電，當C1上的電壓升至功率因數(shù)控制器IC的啟動門限以上時，接通功率因數(shù)控制器IC電源電壓(VCC)，功率因數(shù)控制器IC開始工作，并驅(qū)動PFC開關Q1動作。一旦PFC升壓變換器進入正常運行狀態(tài)，升壓電感器L1的次級繞組則感生高頻脈沖電壓，經(jīng)二極管D2整流和電容C1濾波，為功率因數(shù)控制器IC提供工作電壓和電流。橋式整流后的AC輸入電壓，經(jīng)R2電阻降壓，作為乘法器的一個輸入(I_SINE)。升壓變換器的DC輸出電壓，在電阻分壓器電阻R10上的分壓信號，反饋到IC誤差放大器的反相輸入端，并與誤差放大器同相輸入端上的參考電壓VREF比較，產(chǎn)生一個DC誤差電壓V_EAO，輸入到乘法器,乘法器輸出V_MO作為IC電流誤差放大器正相輸入端。當IC驅(qū)動Q1導通時，升壓二極管D5截止，流過L1的電流從0沿斜坡線性增加，并全部通過Q1。一旦升壓電感中的電流IL在開關周期內(nèi)達到峰值，Q1上的驅(qū)動PWM脈沖變?yōu)榱汶娖?，Q1截止，電感器L1中的儲能使D5導通，通過L1的電流IL，沿向下的斜坡下降。一旦IL降為零，Q1上的驅(qū)動PWM脈沖變?yōu)楦唠娖剑琎1導通，開始下一個開關周期。

其中，需要說明的是，本實用新型的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀主要技術參數(shù)，輸入電壓范圍90V～260V，最大功率為500W，工作頻率為100KHz，電壓穩(wěn)壓精度為﹤0.1V，功率因數(shù)為99％。

由圖2可以看出，在連續(xù)模式(CCM)下工作的功因校正升壓變換器采用固定頻率高頻PWM電流平均技術，這類變換器的開關占空比是變化的，但開關周期相同。功率因數(shù)校正電路的核心是電流控制環(huán)，正比于輸入整流電壓的電流I和誤差放大器輸出電壓在乘法器中相乘，產(chǎn)生電流I_MO，通過電阻R4產(chǎn)生一個與輸入整流電壓波形相同的電壓。輸入電流I_L通過取樣電阻R5產(chǎn)生電壓U5，它與R4上的電壓相減后加在電流誤差放大器的輸入端。由于電流環(huán)是無差的，它必將迫使R4和R5上的電壓差等于0，即迫使主回路電流跟蹤輸入整流電壓呈正弦整流波形，從而使輸入電流呈正弦波形。電流誤差放大器輸出電壓與三角波電壓在PWM比較器中比較后產(chǎn)生一個PWM觸發(fā)脈沖，去驅(qū)動Q1開關管。脈寬調(diào)制的高頻開關電流在提升電感L的作用下全周期向負載提供電能。

通過上述實施方式可以看出，本實用新型提供的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，該穩(wěn)壓系統(tǒng)體積小，電路簡單，工作性能穩(wěn)定、可靠，可直接集成到光譜儀的光源板電路上，光譜儀當輸入的電網(wǎng)電壓在較寬范圍90V～260V波動時，輸出電壓不隨輸入電壓波動變化，因此光譜儀光源電路可獲得高度穩(wěn)定的輸入電壓，儀器不外接穩(wěn)壓器，仍然能正常工作，并且該穩(wěn)壓系統(tǒng)具有功率因數(shù)補償，電能利用率為99％，使光譜儀節(jié)省電耗。

如上參照附圖以示例的方式描述了根據(jù)本實用新型提出的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀。但是，本領域技術人員應當理解，對于上述本實用新型所提出的具有功率因數(shù)校正的穩(wěn)壓光譜儀，還可以在不脫離本實用新型內(nèi)容的基礎上做出各種改進。因此，本實用新型的保護范圍應當由所附的權利要求書的內(nèi)容確定。