[發明專利]一種具有恒壓恒流的放電電路

有效

• 申請號: 201811057875.X
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109032042B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 朱振利;楊春;陳湛;鄭洪濤
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孫妮

一種具有恒壓恒流的放電電路，功率電感的輸入端連接電源輸入端，開關電路的開關控制端連接控制芯片，一個開關連接端連接功率電感的輸出端，另一開關連接端接地，續流二極管的陽極連接功率電感的輸出端，陰極形成電源輸出端，電壓采樣電路的采樣連接端連接電源輸出端，采樣輸出端連接至控制芯片，電流采樣電阻的一端接地，另一端與APGD激發源的輸出端連接；比較反饋電路的第一比較信號輸入端連接至電流采樣電阻的所述另一端，第二比較信號輸入端連接基準電壓，反饋信號輸出端連接至控制芯片；控制芯片根據電壓采樣電路與比較反饋電路傳輸過來的信號大小，分別實現電壓與電流的負反饋調節。本發明放電電路在放電時，放電電壓及電流穩定，延時小。

技術領域

本發明涉及放電領域，更具體地說，涉及一種具有恒壓恒流的放電電路。

背景技術

經濟高速發展帶來的問題也是嚴重的，與老百姓最密切的就是環境污染，已經嚴重影響人們的日常生活。在所有環境問題中，水污染是一個很棘手的問題。各地的鋼鐵廠、鋁廠、電廠以及化肥廠等等，生產過程中會產生很多廢水。這些廢水往往含有重金屬元素，只有很少一部分被處理，絕大部分被直接排放到河流或地下，污染了淡水、地下水及土壤，嚴重影響了動植物的生長和人們的健康。因此，迫切需要進行水體重金屬污染的有效監控和治理。對于廢水中重金屬的檢測，目前的方法是現場取樣-將樣品帶回實驗室-根據實驗室的檢測結果對排污企業進行處罰。這種方式有很多問題，比如，樣品在帶回實驗室的途中可能會被換掉，環保部門突擊或例行取樣時企業可以暫停排污等等。造成這一問題的深層次原因是傳統檢測通常采用電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)、原子吸收光譜(AAS)等技術。采用該技術的檢測設備有很多缺點：體積和重量大、功率高、惰性氣體消耗量大、測試費用昂貴等，因此無法實現現場的快速檢測。

本專利技術致力于解決上述問題。采用“基于常壓輝光放電(APGD)激發光源”，并配備本專利技術提到的放電電路，研發出的便攜式“重金屬檢測儀”，可以滿足目前水體中常見重金屬最低檢出限值的要求，同時儀器的功率可以降低至30W以內。再配以鋰電池，可以將儀器攜帶到污染現場，可以快速得到檢測結果。同時，可以直接將檢測設備布置到污染現場的出水點，利用無線通信技術，可以直接在環保部門的電腦上或者手機App上實時察看污染現場的水質數據，讓排污企業沒有任何可乘之機。本專利技術提到的放電電路，是上述便攜式“重金屬檢測儀”的關鍵技術，能夠實現APGD的點火和穩定放電，光譜儀可以獲得穩定的測試數據。

目前市場上的高壓放電電路有以下兩種：

第一種，采用恒壓電源+電阻限流的方法，原理圖見圖1。

該電路中：高壓電源的輸出是恒壓模式，輸出電壓恒定；單片機是軟件可編程的芯片；APGD激發源是常壓輝光放電的組件；R1和R2是限流電阻；Vadj是控制高壓電源的電壓。

電路工作原理為：單片機接受用戶指令，確定所需要的高壓值，通過Vadj控制高壓電源的輸出；高壓電源輸出是恒壓模式，無論負載電流是多大，輸出電壓都是恒定不變的；電阻R1、APGD激發源、電阻R2是串聯關系，三者電阻之和決定了高壓放電的電流；電流公式為：

該電路結構簡單，但其缺點也是明顯的，主要有以下兩個方面：一是輸出電流不穩定：APGD激發源的特性是放電電弧，其等效電阻R_APGD不穩定，時大時小，這就造成Io是不穩定的，APGD輝光放電效果差，檢測結果時好時壞；二是該電路沒有漏電保護功能：高壓電源經常超過1000V，尤其是在潮濕的環境下，漏電發生的概率更大，無漏電保護時，安全性不好。

第二種，采用恒壓電源+電流反饋的方法，原理圖見圖2。

該電路中：高壓電源的輸出是恒壓模式，輸出電壓恒定；單片機是軟件可編程的芯片；APGD激發源是常壓輝光放電的組件；R1和R2是限流電阻；Rcs是對輸出電流進行采樣的電阻；Vadj是控制高壓電源的電壓。