Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания импульсных газоразрядных ламп накачки лазеров, работающих в 6 , Л частотном режиме. Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства. Устройство позволяет формировать крутые фронты импульса тока лампы и обеспечивать стаПипнчлцни параметров без использования стабилизированного высоковольтного источника питания. Это обеспечивается за счет подключения дросселя 5 параллельно соединенным последовательно конденсатору 2 и тиристору 4. Передний фронт импульса тока через лампу формируется при разряде конденсатора 8, а вершина импульса тока формируется за счет дросселя 5. 3 ил.

СООЭ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСпУБлиН (51)5 Н 05 .В 41/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНрытийм

r1PH ГННТ СССР (46) .30.07.92.Бюл. Ф 28 (21) 4376081/07 (22) )1.02.88 (71) Институт прикладной физики

ЛН СССР(72) С.Я,Верховский (53) 621.3.032.4:772.93(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 875653, кл. Н 05 В 41/30, 19?и, Электротехника, 1935, !! 3, с, 19,, (54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ П1!ТЛ!!11Л 1111ПУЛ1>СНОЙ ГЛЗОРЛЗРЯДНОЙ ЛЖ!П1 (57) Изобретение относится к эле>;тротехнике. и может быть использовано длл .питания импульсных газоразрядных ламп накачки лазеров, работающих в частотном режиме. целью изобретения является повьппение ИПД и надежности устройства. Устройство позволяет формировать крутые фронты импульса тока лампы и обеспечивать стабилизации параметров без использования стабилизированного высоковольтного источника питания, Это обеспечивается за счет подключения дросселя 5 параллельно соединенным последовательно конденсатору 2 и тиристору 4, Передний фронт импульса тока через лампу формпруетсл при разряде конденсатора 3, а вершина импульса тока формируется за счет энергии дросселя 5. 3 ил.

1563577

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для питания импульсных гаэоразрядных ламп накачки лазеров, работающих в частотном режиме;

Целью изобретения является повыщение КПД и надежности устройства.

На фиг. I приведена схема устройства для питания импульсной газораэ- Ip рядной лампы; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. Э вЂ” временные диаграммы, поясняюцие работу устройства, где z.p ток через импульсную лампу; 1 - ток дросселя; U è Il<— напряженйе на первом и втором конденсаторах.

° Устройство содержит источник питания 1 постоянного тока, к положитель" ному выводу которого подключена од- 2р ноименная обкладка первого конденсатора 2 и первый вывод для подключения импульсной газоразрядной лампы 3, с отрицательным выводом источника питания 1 соединена вторая обкладка пер- 25 ваго конденсатора 2 и связан катод первого тиристора 4, дроссель 5, второй 6 и третий 7. тиристоры, аноды ко. торых соединены между собой непосредственно, а катоды — через второй кон- 30 денсатор 8, четвертый 9 и пятый 10 тиристоры, аноды которых соединены соответственно.,с катодами тиристоров

6 и 7, диод 1 1, второй вывод для подключения импульсной газоразрядной лампы Э, блок управления 12, к входу которого подключен датчик тока )3, причем анод тиристора 4 соединен с анодом тиристора 6 и через последовательно включенные датчик тока 13 и дроссель 5 с положительным выводом источника питания I. Второй вывод для подключения импульсной газораэрядной лампы через вторичную обмотку импульсного трансформатора 14 соединен с 45 объединенными катодами тиристора 10 и диода II анод котoporo соединен с катодом тиристора 9 и положительным выводом источника питания l. Первичная обмотка импульсного трансформато-, ра 14 соединена с, â --одом блока дежурной дуги 15, Блок управления 12 состоит из уз-,. ла задержки 16 (фиг. 2), узла срав- нения 17 и трех генераторов 18 - 20

55 импульсов управления тиристорами. Вы;., ход первого генератора 18 соединен с управляющим входом тиристора 4, вход а генератора 19 — с выходом узла сравнения 17, а выход — с входом узла задержки 16 и управляющими входами тиристоров 6 и 10. Вход генератора

20 — с выходом узла задержки 16, а выход — с управляющими входами тиристоров 7 и 9. Причем вход узла сравнения 17 соединен с датчиком тока 13.

Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы работает следующим образом.

Перед началом формирования в импульсной гаэоразрядной лампе Э импульса тока накачки конденсатор 8 заряжается от вспомогательного маломощного источника питания от напряжения приблизительно равного рабочему напряжению лампы (+20Х). В дальнейщем этот вспомогательный источник

l питания в работе схемы участия не принимает, поэтому на фиг. 1 не пока" зан. 1(онденсатор 2 заряжается от источника питания 1 до напряжения U (фиг. 3), причем допускается значительный разброс этого напряжения от импульса к импульсу (+20X). В импульсной газоразрядной лампе 3 с помощью поджигающего трансформатора 14 инициируется искровой разряд, блок дежурной дуги 15 переводит его в ма ломощный дуговой разряд который под» держивается затем в течение всего времени работы устройства. Ток этого дугового разряда (ток дежурной дуги), протекаюций чере= лампу 3 на три порядка меньще тока накачки, поэтому на фиг. 3 он не показан.

В момент времени о на управляю..-. щий электрод тиристора 4 проходит отпирающий импульс из блока управления 12. Тиристор 4 включается и конденсатор 2 разряжается на дроссель 5.

В момент t. когда ток i в дросселе

5 достигает заданного значения I равного 0,8I, блок управления 12, получив сиги о токе 1Ф в дрос е 5 с помощью датчика тока 13 вырабатывает отпираюций импульс, поступаюций на управляющие электроды тиристоров

6 и 10. Последние включаются, конденсатор 8, заряженный до напряжения

U< разряжается по контуру тиристор

10 — вторичная обмотка трансформатора 14 " лампа 3 — конденсатор 2 — ти-. ристор 4 — тиристор б. При этом, на" чиная с момента t, в лампе 3 формируется фронт импульса тока накачки, а через тиристор 4 протекает ток, равный разности i - < 7ак как в кон5

l5 денсаторе 8 запасается энергия, необходимая лишь для формирования фронта импульса тока ih накачки, то его емкость невелика и фронт импульса тока

lg крутой, Это приводит к уменьшению потерь энергии и уменьшению нагрева активного элемента лазера при формировании импульса тока i4 накачки и повышению КПД устройства.

63577

В момент t< когда ток iä в лампе

3 достигает значения тока i в дросселе 5 (фиг. 3), тиристор 4 выключа3 ется вследствие того, что к нему прикладывается обратное напряжение конденсатора 8. Разряд конденсатора

2 поэтому прекращается и с момента t конденсатор 2 нновь начинает заряжаться от источника питания 1, Несмотря на то что начальное напряжение

U заряда конденсатора 2 может изменяться от импульса к импульсу,в широких пределах, энергия, запасенная в дросселе 5 к моменту t<, не изменяется от импульса к импульсу. Это объясняется тем, что включение в момент тиристоров 6 и !0 происходит всегда при одном и том же фиксированном заданном значении I тока в дросселе 5. Следовательно, и ныключение тиристора 4 через интернал времени происходит при одном и том же. значении тока i в дросселе 5, то есть энергия, запасенная в дросселе

5 к моменту Т, неизменна от импульса к импульсу, хотя н состав устройства не входит стабилизированный источник питания, Исключение стабилизированного источника питания позволяет упростить схему и конструкцию устройства, повысить надежность его работы.

Ток i дросселя 5 (фиг, 3) с момента времени замыкается по следующему контуру: тиристор 6 — конденсатор 8— тиристор 10 — вторичная обмотка трансформатора 14 — лампа 3. В лампе 3 формируется с момента t< вершина импульса накачки (фиг. 3).в основном за счет энергии дросселя 5, Регулировка амплитуды импульса тока на качки (+ 20_#_) производится изменением в блоке управления 12 величины тока I, От э — îé величины зависит момент t, в который блок управления 12 в выдает импульсы на включение тиристоров 6 и 10. Более глубокая регулировка тока накачки достигается изменением емкости конденсатора 2.

В момент С,„ возникновения импуиьсл1 лазерной генерации формирование вершины импульса тока i в лампе 3 заканчивается, Для этого блок управлеHHH выдает отпирающие импульсы на управляющие электроды тиристоров 7 и 9, которые включаются. Так как к моменту t напряжение конденсатора 8 сме-! няет знак (фиг. 3), то при включении тиристора 7 к тиристору 6 приклады-: вается обратное напряжение конденсатора 8, к тиристору 10 также прикладывается обратное напряжение конденсахрра 3 через тиристор 9 и дйод 1!.

Тиристоры 6 и 10.вследствие этого закрывантся, а ток 1. дросселя 5 с момента t э замыкается по новому контуру:.тиристор 7 — конденсатор 3 "

20 тиристор 9. В момент с лампа 3 исключается из контура протекания тока

i .äðîññåëÿ 5 и ток ih через нее практически мгновенно прекращается (фиг. 3). Это повышает 1(ИД устройства

25 и уменьшает нагрев активного элемента лазера, так как протекание тока череэ лампу после возникновения импульса лазерной генерации приводит к бесполезным потерям энергии и излишнему

30 нагреву активного элемента лазера.

Электромагнитная энергия дросселя 5, содержащаяся в нем к моменту t>, пе" реходит на интервале времени (фиг. 3) в электростатическую энергию

35 конденсатора 11аиряжение 11 конденсатора 3 сначала вновь меняет знак, а затем дост гает исходного значения 0е (фиг. 3). Обратное напряжение на конденсаторе 3 приблизительно на порядок

40 меньше начального напряжения Ц, поэтому конденсатор 3 работает в режиме частичного, а не полного переэаряда, что увеличивает его срок службы и надежность работы, а следовательно, по45 вышает надежность устройства в целом.

1(оидепсатор 3 к началу формирования каждого импульса накачки заряжается до одного и того же напряжения,. хотя н схеме устройства нет мощногб

50 высоковольтного стабилизированного источника питания, Исключение такого источника питания позволяет упростить устройство для питания импульсной газоразряцной лампы и повысить его

55 н;:дс,"а ость, так как мощный высоково":.ьтный стабилизированный источник питания является наиболее сложным и наименее надежным узлом устройства, опредвляющим сложность и надежность

)5635!, устройства в целом. В момент ty цикл работы устройства заканчивается, Необходимо отметить,.что выше описан не первый после включения устройства цикл его работы, а любой,.начиная с четвертого, пятого цикла, поскольку принципиально работа устройства в первых нескольких циклах не от,личается от описанной, а начальное напряжение заряда конденсатора 8, а следовательно, и амплитуда импульса тока i накачки приходят к установившимся значениям за несколько цик" лов работы, f5

Следующий цикл работь| устройства для питания импульсной газоразрядной лампы начинается по истечении с момента t периода следования импульсов о тока i накачки. Блок управления re" иерирует отпирающий импульс, который поступает на управляи ий электрод ти» ристора 4, далее работа схемы àíàío", гична опиоанной. 25 дрмула изобретения о

Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, к положительному выводу которого подключена одноименная обкладка первого конденсатора и первый вывод для подключения импульсной газоразрядной 35 лампы, с отрицательным выводом источ" ника питания соединена другая обклад" ка первого конденсатора и связан ка" тод первого тиристора, дроссель, второй и -"эетий тиристоры, аноды которых соединены между собой непосредственно, а катоды — через второй конденсатор, четвертый и пятый тиристоры, аноды которых соединены соответственно с катодами второго и третьего тиристора, диод, второй вывод для подключения импульсной газоразрядиой лампы, блок управления, к входу которого подключен датчик тока, о т л и .— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения 1(ПД и надежности устройства, аноды первого, второго и третьего тиристоров объединены и соединены через последовательно включенные датчик тока и дроссель с положительным выводом источника питания, второй вывод для подключения импульсной газоразрядной лампы связач с соединенными между со-. бой катодами пятого тиристора и диода, анод которого соединен с катодом четвертого тиристора и положительным выводом источника питания, а блок управления выполнен в виде узла задержки, узла сравнения и трех генераторов импульсон управления тиристорами, ны" ход первого из которых соединен с управляющим входом первого тиристора, вход запуска второго генератора с выходом узла сравнения, а выход с входом узла задержки и упранляющими входами второго и пятого тиристорон, вход запуска третьего генератора с выходом узла задержки, а выход с управляющими входами третьего н четвертого тиристоров, причем вход узла сравнения соединен с входом блока упр авленпл .

f 563577

1у

I Л

lip,Qg

° а, Составитель Л, Краснов

Техред М.Дидык Корректор Н. Рев скан

Редактор И.Стрельникова . ИВ Закаэ 2828 Тираж 267 Подписное

BHHHGH Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101