1.导言
氙灯光源比较于其它电光源的长处是发光效率高、能耗糟蹋低，可完结高能量密度、长期接连照耀，氙灯辐射光谱能量散布与日光相挨近，色温约为6000K，近似点光源。广泛应用于布疋织物的色彩查验，药物、塑料的老化试验，植物培养，光化学等方面充任人工老化的光源和模仿日光。
跟着科学技能一日千里的开展，尤其是电力电子技能、半导体技能、传感器技能的日趋老练，各种功率器材不断涌现，氙灯电源驱动技能也在不断开展，从而使氙灯的应用领域越来越宽。因而很有必要规划出一款安稳，牢靠的氙灯电源操控体系。
2.氙灯的作业原理
氙灯结构与常用的白炽灯不同，没有钨丝，其石英泡壳内充有0.019~0.0266MPa高压氙气，是通过气体放电而到达照明作用的光源，它有正负两个电极，极间间隔小于10mm，氙气在高压的条件下电离成正负离子而具有导电性，正负电极进行极间放电发生电弧，运用电弧激活隋性气体氙气，促进金属盐发光。
3.体系全体结构规划
氙灯电源操控体系的规划首要包含硬件体系规划和软件体系规划两大部分。其间硬件体系首要包含主操控器和氙灯电源体系，组成原理框图如图1所示。
软件体系的规划包含液晶显现程序、按键扫描程序、电流、电压、光采样程序以及电流和光反应操控算法程序等。通过对氙灯光源软硬件操控体系的规划和联合调试，完结该操控体系牢靠、安稳的作业。
4.硬件规划
操控体系的硬件规划部分首要包含电源转化电路，升压操控电路，继电器操控电路以及人及交互接口电路等，详细硬件结构如图2所示。
硬件体系以Kinetis 60微操控器为中心，具有处理速度快，功耗低，本钱低一级长处，其片内128KB的RAM，512KB的FLASH，高达16位精度A/D采样模块和多通道的DMA模块彻底满意了体系开发的需求［5］。通过按、旋钮的调理完结守时关灯、累计作业时刻、亮度可调等首要功用，并把相关数据显现在LCD液晶显现屏上。继电器的吸合操控了触发器的触发时刻，升压电路作业今后，电压敏捷上升，当到达氙灯启辉的电压值时，继电器吸合，给出触发信号，带动触发器作业，瞬时发生近万伏的高压，击穿氙气，完结启辉，然后只需24V开关电源正常供电，氙灯即可继续作业。为了削减功率驱动电路作业时对数字电路发生搅扰，为此在数字电路与功率驱动电路之间加入了光电阻隔器进行阻隔。
4.1 电源转化电路规划
氙灯作业需求直流供电，电源选用24V直流开关电源模块，操控体系的其他外围模块，例如输入设备、液晶显现器、其它数字芯片、模仿运放等大多为5V供电，主控芯片需求3.3V作业电压，本体系先选用变压、整流、滤波、稳压将220V交流电转化成安稳的 5V直流电［7］，给惯例元器材供电，主操控器再将5V转化成3.3V，使整个体系结构愈加详尽、紧凑，增加了体系的安稳性。电源转化电路原理图如图3所示。
4.2 升压操控电路规划
由氙灯的作业原理可知，氙气是一种惰性气体，若要击穿氙气使氙灯作业，有必要供给足够高的启辉电压，这就要求操控体系有必要包含升压电路。电压升到必定的值后，驱动继电器电路，触发器由此得以触发。触发电压高达上万伏，足以使氙灯光源启辉成功。升压电路简图如图4所示。
4.3 人机交互接口
跟着科技的开展，友爱的人机接口，可视化界面已经成为各种数字操控产品的必要功用，本规划中选用了12864液晶显现电路，液晶模块可通过微操控器8位并口写入数据。12864液晶带有中文字库，能够显现绝大部分字符，符号和文字。可分四行显现，每行可显现8个汉字或许16个字符。键盘接口电路一端接5V电压，另一端通过上拉电阻直接微操控器I/O相连，将微操控器接口装备为输入，不上拉，通过软件程序扫描I/O的状况，当按键未按下时，I/O口为低电平。当按键按下时，I/O口为高电平。通过这种办法完结按键检测。
5.软件规划
本规划程序选用C言语编写，代码履行效率高，可读性好，代码的移植性强。
5.1 软件全体规划方案
如图5所示为程序流程图，初始化部分首要是对A/D采样，D/A模块，PWM模块，守时器以及微操控器I/O口等初始化。微操控器不断扫描按键，检测按键是否按下。发动成功后，程序通过对微操控器片内FLASH的读写完结掉电数据保存，到达累计时刻的功用通过对液晶的读写操作，完结显现功用。
5.2 电流和光的反应操控算法
氙灯光源的作业需求安稳的直流电源，电流动摇越小，光强越安稳，所以在规划中应进或许的使电流到达安稳。每一次调理电流之后，也应使电流赶快的到达设定值并保持安稳。电流调理电路是通过D/A模块和运放完结的。当调理设定电流大小时，D/A输出相应改变，经运放比较后输出，使氙灯回路的电流相应增大或减小，并终究趋于安稳。电流反应调理操控算法框图如图6所示。
反应回路只选用了PID操控算法中止P系数操控，P为份额系数，P越小，电流跟从的越慢，可是精度较高，P越大，电流跟从的尽管很快，可是精度不能很好的确保。所以有必要通过重复试验，选取适宜的P值。
本体系中最合适的P值取0.15，使电流调理进程的快速性、准确性以及安稳性得以确保。光反应原理和电流反应相似，采样时运用光电池将光信号转化成电信号，通过信号处理并扩大至同采样基准适当的量级，确保采样精度。
6.试验成果
为了验证体系电流反应操控算法的有效性和必要性，分别在带有电流反应与不带电流反应两种情况下，对氙灯发动后回路电流进行丈量试验，获得丈量数据，并用MATLAB制作了电流随时刻改变的曲线如图7、8所示。
为了验证光输出的安稳性，分别在带有光反应和不带光反应，两种情况下，对氙灯发动后光照强度进行丈量试验，获得丈量数据，制作曲线如图9、10所示。
试验成果表明，电流反应操控算法有效地按捺了电流的动摇。不带光反应时，光强随时刻有显着动摇，而带有光反应时，输出的光强度根本到达安稳，满意运用要求。
7.结语
本文以Kinetis 60微操控器为中心，提出了一款氙灯电源操控体系的规划方案，方案规划中首要包含电源转化电路，升压操控电路以及人及交互接口电路，运用电流反应和光反应操控算法确保光的安稳输出。实践证明，通过软硬件的调试，本方案中所规划的体系能够安稳地运转，到达操控要求。氙灯光源操控体系的开发，关于处理我国现在电子产品研制水平低、产品质量差、智能化程度低一级问题，具有必定的积极作用及现实意义。氙灯光源相同作为一种新式的动力，发光效率高，节省能耗，呼应了低碳环保的年代开展趋势。（作者：霍亮生，顾祖宝，李秋林，陈磊）
