DC/DC-преобразователь для питания спектральных ламп

Цели. Цель работы – создание DC/DC-преобразователя для питания ламп с полым катодом, которые в настоящее время широко используются в качестве высокостабильных источников спектральных линий в установках спектрального абсорбционного анализа и в иных случаях. Зачастую для таких ламп используются сетевые источники питания, т.к. установки с использованием ламп с полым катодом выполняются в стационарном исполнении. Однако препятствий принципиального характера для выполнения такого рода установок в переносном варианте нет. Для этого, в первую очередь, следует отказаться от привязки питания к сети переменного тока. Особое внимание при этом должно быть обращено на питание самой спектральной лампы, т.к. от пульсаций ее питающего напряжения зависит амплитудная стабильность излучения. Следовательно, разработка импульсного DC/DC-преобразователя с высоким КПД и малыми пульсациями является актуальной и целесообразной проблемой.

Методы. Поставленная задача решена методами математических расчетов, схемотехнического моделирования в системе автоматизированного проектирования LTSpice XVII и экспериментальной проверки.

Результаты. Выполнен анализ топологий импульсных DC/DC-преобразователей, разработаны структурная и принципиальная электрические схемы преобразователя, проведены их расчеты и моделирование, разработана печатная плата. Для обеспечения высокостабильного излучения разработан и создан автономный высоковольтный DC/DC-преобразователь, имеющий малый уровень пульсаций (~250 мВ) выходного напряжения (~491 В) при токе нагрузке ~20 мА.

Выводы. Показана принципиальная возможность получения высокого напряжения при использовании топологии повышающего DC/DC-преобразователя с дросселем. Экспериментальная проверка подтвердила корректность расчетов и моделирования высоковольтного DC/DC-преобразователя для питания спектральных ламп с полым катодом.

1. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия; 1969. 184 с.

2. Максимов Д.Е., Рудневский Н.К. Спектральный анализ с применением разряда в полом катоде. Горький: ГГУ; 1979. 119 с.

3. Максимов Д.Е., Рудневский Н.К., Рудневский А.Н., Шабанова Т.М. Спектральный анализ с применением разряда в полом катоде. Горький: ГГУ; 1983. 71 с.

4. Гармаш А.В. Введение в спектроскопические методы анализа. Оптические методы анализа. М.: РАН ВХК; 1995. 38 с.

5. Битюков В.К., Горбунов Р.А., Симачков Д.С., Фрунзе А.В. Высокостабильный источник спектральных линий. Оптика и спектроскопия. 2019;126(4): 528–532. http://doi.org/10.21883/OS.2019.04.47525.50-18

6. Каганов В.И., Битюков В.К. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Горячая линия-Телеком; 2012. 542 с.

7. Скворцов Е.А., Симачков Д.С. Устройство по созданию высокостабильного излучения на основе ламп с полым катодом. В сб.: Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем «Радиоинфоком – 2021»: Сборник научных статей V международной научно-практической конференции. М.: РТУ МИРЭА; 2021. С. 405–408. URL: https://www.elibrary.ru/aelqox

8. Битюков В.К., Симачков Д.С., Бабенко В.П. Источники вторичного электропитания. М.: Инфра-Инженерия; 2020. 376 с.

9. Бабенко В.П., Битюков В.К., Симачков Д.С. Понижающе-повышающий DC/DC преобразователь с единственной индуктивностью. Микроэлектроника. 2022;51(1):60–70. https://doi.org/10.31857/S0544126921060041

10. Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания: Справочник. М.: Радио и связь; 1992. 224 с.

11. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера; 2005. 632 с.

12. Найвельт Г.С., Мазель К.Б., Хусаинов Ч.И. и др. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник; под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь; 1985. 576 с.

13. Бабенко В.П., Битюков В.К. Измерение заряда затвора для ключей на мощных MOSFET транзисторах. В сб.: Современные проблемы профессионального образования: опыт и пути решения. Материалы Второй всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения; 2017. С. 37–41. URL: https://www.elibrary.ru/zebetl

14. Зайцев А.А., Миркин А.И., Мокряков В.В. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник; под ред. А.В. Голомедова. М.: КУбК-а; 1995. 640 с.

15. Новиков П. Затворный резистор. Часть 1. Силовая электроника. 2018;6(75):4–8.

16. Володин В.Я. LTspice: компьютерное моделирование электронных схем. СПб.: БХВ-Петербург; 2010. 400 с.

17. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами: пер. с англ. М.: Мир; 1990. 238 с.