Устройство для накачки окг

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в формирователях импульсов поджига лазеров. Устройство содержит источник питания, трансформатор поджига, лампу импульсную, диоды, ключи, дроссель отсечки, конденсаторы. Первый диод, первый ключ, дроссель отсечки и третий конденсатор соединены последовательно и подключены к источнику питания. Второй диод и второй конденсатор подключены к источнику питания. Второй диод и второй ключ подключены параллельно к первому диоду и первому ключу. Первый конденсатор подключен параллельно к первому диоду и источнику питания. Второй конденсатор подключен параллельно к второму диоду и источнику питания. Третий конденсатор подключен параллельно к лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига. Первый ключ выполнен в виде тиристора. Второй ключ выполнен в виде тиристора. Источник питания выполнен в виде емкостного накопителя. Технический результат - повышение эффективности использования устройства накачки импульсной лампы ОКГ. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано при формировании импульсов поджига лазеров.

Известен генератор импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядную цепь с высоковольтным вентилем и накопитель, выход которого через управляемую разрядную лампу подключен к нагрузке, к выходу накопителя подключен блок контроля уровня напряжения заднего фронта импульса на накопителе, а его выход подключен к управляющему электроду разрядной лампы [1].

Известен генератор мощных импульсов напряжения, содержащий накопитель энергии, основной и вспомогательный коммутаторы, входы которых подсоединены к одному из выводов накопителя энергии, и импульсный трансформатор с подсоединенной к вторичной обмотке трансформатора нагрузкой, средняя точка первичной обмотки которого соединена со вторым выводом накопителя энергии, а один конец первичной обмотки соединен с входом основного коммутатора, выход вспомогательного коммутатора соединен с другим концом первичной обмотки импульсного трансформатора через параллельно соединенные резистор и конденсатор [2].

Недостатком известных устройств является невозможность обеспечения высокочастотного режима работы лампы накачки ОКГ.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является генератор импульсов [3], содержащий последовательно включенные источник зарядного напряжения, зарядное устройство и емкостной накопитель энергии, который через ключ подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, к вторичной обмотке которого через ключ-обостритель подключена нагрузка, а параллельно вторичной обмотке включены ключ и высоковольтный емкостной накопитель, между ключом, шунтирующим вторичную обмотку импульсного трансформатора, и высоковольтным емкостным накопителем включена вторичная обмотка двухобмоточного трансформаторного индуктивного накопителя, первичная обмотка которого подключена через ключ к источнику зарядного тока.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности его использования в лазерах, работающих в высокочастотных импульсных режимах, из-за длительного времени отключения лампы, что приводит к снижению эффективности использования известных устройств.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования накачки лампы ОКГ за счет снижения времени отключения лампы, что позволяет использовать высокочастотный импульсный режим работы ОКГ.

В соответствии с предлагаемым изобретением технический результат достигается тем, что устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, трансформатор поджига и лампу импульсную, дополнительно содержит первый и второй диоды, первый и второй ключи, дроссель отсечки, первый, второй и третий конденсаторы, при этом первый диод, первый ключ, дроссель отсечки и третий конденсатор соединены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные второй диод и второй конденсатор, подключенные к источнику питания, последовательно соединенные второй диод и второй ключ подключены параллельно к связанным между собой первому диоду и первому ключу, первый конденсатор подключен параллельно к первому диоду и источнику питания, второй конденсатор подключен параллельно к второму диоду и источнику питания, третий конденсатор подключен параллельно к лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.

Кроме того, первый ключ выполнен в виде тиристора.

Кроме того, второй ключ выполнен в виде тиристора.

Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.

Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для накачки ОКГ, на фиг.2 - электрическая схема устройства, на фиг.3 - временная диаграмма напряжений.

Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания 1, к которому подключены последовательно первый диод 2, первый ключ 3, дроссель отсечки 4, лампа импульсная 5 и трансформатор поджига 6, а также последовательно связанные второй диод 7 и второй ключ 8, подключенные параллельно первому диоду 2 и первому ключу 3, кроме того, первый конденсатор 9, соединенный параллельно источнику питания 1 и первому диоду 2, второй конденсатор 10, соединенный параллельно источнику питания 1 и второму диоду, третий конденсатор 11, подключенный параллельно лампе импульсной 5 и трансформатору поджига 6.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом. От источника питания 1 осуществляется заряд первого 9 и второго 10 конденсаторов до их номинального значения, например С1=10000 мкф, С2=400-500 мкф. С помощью импульса, сформированного трансформатором поджига 6, лампа импульсная 5 приводится в проводящее состояние, открывается первый ключ 3, первый конденсатор 9 подключается к импульсной лампе 5 и осуществляется сброс энергии первого конденсатора 9 на лампу импульсную 5 для получения светового импульса ОКГ. Происходит накачка.

При снижении напряжения на первом конденсаторе 9 до величины U_порог открывается второй ключ 8 (например, тиристор), который обеспечивает отключение первого конденсатора 9 от лампы импульсной 5. Лампа отключается и световое излучение прекращается, т.к. С2«С1, закрывается первый ключ 3, процесс разряда второго конденсатора идет быстрее (круче), как показано на фиг.3. Это позволяет значительно снизить время разряда конденсаторов на импульсную лампу, следовательно, увеличить частоту повторения включения генерации лампы, что приводит к повышению выходной мощности ОКГ. Кроме того, разряд первого конденсатора 9 осуществляется не до нуля, а до U_порог˜1,5 кВ, что позволяет начинать его последующий заряд не с нулевого значения, а с U_порог, экономя тем самым расход энергии источника питания 1. Для накачки лампы ОКГ необходим источник питания мощностью в несколько мегаватт (в зависимости от типа лампы), который может быть построен на основе химических источников тока по комбинированной схеме с использованием в качестве обострителя мощности и источника высоковольтного напряжения батарей молекулярных конденсаторов, выполняющих функции буферного источника энергии для заряда молекулярных конденсаторов. Батареи молекулярных конденсаторов создаются на базе емкостных накопителей типа МНЭ - 3/60 или 24ПП - 30/0,003; аккумуляторные батареи - 10 НКБ - 90, как буферный источник энергии.

Первый 2 и второй 7 диоды обеспечивают взаимную развязку первого 9 и второго 10 конденсаторов при работе от одного источника питания, исключая тем самым необходимость использования второго источника питания. Для реализации предложенной схемы накачки могут быть использованы диоды Д133 - 400-40. В качестве первого и второго ключа могут быть использованы тиристоры Т273 - 1250-40. Работу ключей обеспечивает дроссель 4 (режим выключения тиристоров).

Трансформатор поджига 6 представляет собой импульсный трансформатор, на первичную обмотку которого подается импульс U1=4,5 кВ длительностью 3,4 мкс, а на вторичной обмотке формируется импульс поджига U2=30-35 кВ той же длительности. Защита схемы от высоковольтного импульса поджига осуществляется с помощью третьего конденсатора 11, который может быть выполнен на основе конденсатора КВИ - 4700-12 кВ. В качестве первого 2 и второго 7 конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа К75-40.

Предложенная схема накачки лампы ОКГ позволяет осуществлять работу импульсной лампы с частотой 25-30 Гц, в то время как известные схемы позволяют работать с частотой 2-3 Гц.

Из вышеприведенного следует, что предложенные технические решения имеют преимущества по сравнению с известными, а именно:

1. Обеспечение частотного режима работы ОКГ за счет уменьшения времени отключения лампы с увеличением частоты повторения генерации лампы.

2. Увеличение выходной мощности ОКГ.

3. Экономное расходование энергии источника питания за счет неполного разряда основного первого конденсатора.

Следовательно, предложенное устройство при использовании дает новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования устройства накачки импульсной лампы ОКГ.

По материалам заявки в данное время на предприятии изготовлен макетный образец устройства, который при испытаниях подтвердил достижение вышеуказанного технического результата.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское св. СССР № 785962, МКИ Н 03 К 3/53, 1980 г.

2. Авторское св. СССР № 604138, МКИ Н 03 К 3/53, 1978 г.

3. Авторское св. СССР № 612397, МКИ Н 03 К 3/53, 1978 г. (прототип).

4. Белостоцкий Б.Р. и др. "Основы лазерной техники" под ред. Ак. Прохорова А.М., М.: Сов. Радио, 1972 г.

5. Шмелев К.Д., Королев Г.В. "Источники электропитания лазеров" под ред. Вакуленко В.М., М.: Энергоиздат, 1981 г.

1. Устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания и последовательно к нему подключенные вторичную обмотку трансформатора поджига и лампу импульсную, отличающееся тем, что в него введены первый и второй диоды, первый и второй ключи, дроссель отсечки, первый, второй и третий конденсаторы, при этом первый диод, первый ключ, дроссель отсечки и третий конденсатор соединены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные второй диод и второй конденсатор подключены к источнику питания, последовательно соединенные второй диод и второй ключ подключены параллельно к связанным между собой первому диоду и первому ключу, первый конденсатор подключен параллельно к первому диоду и источнику питания, третий конденсатор подключен параллельно к лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем первый ключ выполнен в виде тиристора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй ключ выполнен в виде тиристора.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в нем источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в нем источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.