Устройство для питания импульсной лампы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 482925

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 20.07.73 (21) 1947674/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.08.75. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 09.12.75 (51) M. Кл. Н 05Ъ 41/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.327.032.4 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Валявко, Б. В. Крылов и А. А. Мозго

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики

АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ

ЛАМПЫ

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для питания импульсной лампы, в частности лампы накачки оптического квантового генератора (ОКГ), работающей в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся вспышек, с плавной регулировкой энергии, разряжаемой на лампу накачки активного тела ОКГ.

Известно устройство питания ОКГ с регулировкой энергии, разряжаемой на лампу накачки ОКГ, основанное на заряде рабочей батареи конденсаторов с последующим разрядом ее на лампу накачки. В известном устройстве заряд рабочей батареи осуществляется от силового выпрямителя через основной у правляемый вентиль до момента накопления в батарее необходимого количества энергии.

Прерывание процесса заряда осуществляется подключением к основному управляемому вентилю заряженного вспомогательного конденсатора с помощью дополнительного тиристорного ключевого устройства. Зарядка вспомогательного конденсатора осуществляется от отдельного высоковольтного выпрямителя, гальваничвски развязанного от основной зарядной цепи.

Недостатки известного устройства вызваны необходимостью прерывания сильных зарядных токов и заключаются в наличии дополнительной батареи конденсаторов для запирания основного управляемого вентиля, отдельного высоковольтного выпрямителя, гальванически развязанного от основной зарядной цепи и сравнительно большого числа дорогостоящих

Б ненадежных вентилей.

Особенностью предлагаемого устройства, обеспечивающей его упрощение и повышение надежности, является то, что к управляющему электроду тиристора подключен выход схемы

10 регулируемой задержки, вход которой соединен с выходом делителя частоты, Вход делителя частоты подключен к одному из выходов формирователя синхронизирующих импульсов.

К импульсному трансформатору поджига им15 пульсной лампы подключен выход схемы совпадения, один из входов которой соединен с выходом триггера, а другой ее вход — со вторым выходом формирователя синхронизирующих импульсов. Один вход триггера соединен

20 с выходом схемы совпадения, а другой — с выходом делителя частоты.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства, отражающая характер изменения на25 пряжения в различных точках схемы.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, выпрямитель 2, ключевое устройство, состоящее из встречно-параллельно соединенных тиристора 3 и неуправляемого вентиля 4, зо накопительную индуктивность 5, рабочую ба482925 тарею конденсаторов 6, импульсный трансформатор поджига 7, импульсную лампу 8 накачки активного тела ОКГ, формирователь синхроимпульсов 9, делитель частоты 10 (задатчик частоты вспышек), схему регулируемой задержки 11, триггер 12 и схему совпадения

13. Кроме того, устройство снабжено электронной схемой блокировки (на чертеже не показана), исключающей возможность подачи управляющего импульса на тиристорный ключ в случае, если поджиг лампы накачки уже осуществлен.

Устройство работает следующим образом, Рабочая батарея конденсаторов 6 заряжается непосредственно от выпрямителей силовой сети до амплитудного значения напряжения Up (фиг. 2) на выходе выпрямителя. Формирователь 9 вырабатывает две серии синхроимпульсов, поступающих на два его раздельных выхода: на его первый выход 14 поступают импульсы, синхронные с моментом начала положительной полуволны напряжения U на выходе силового выпрямителя, а на его второй выход 15 — импульсы, синхронные с моментом спада напряжения U> на выходе вынрямителя до нулевого значения. Делитель частоты 10 запускается от синхроимпульса первой серии и в момент времени 4 выдает синхронный с питающим напряжением запускающий импульс, который поступает на схему регулируемой задержки 11. Через промежуток времени тр,, длительность которого определена настройкой:схемы задержки 11, с ее выхода на управляющий вход тиристора 3 подается запускающий импульс (момент 4).

Вследствие этого в колебательном контуре, состоящем из рабочей батареи конденсаторов

6, накопительной индуктивности 5 и встречнопараллельно соединенных тиристора 3 и неуправляемого вентиля 4, начинается колебательный процесс. Емкость батареи конденсаторов 6 и величина накопительной индуктивности 5 подобраны таким образом, что резонансная частота этого контура 5 не ниже частоты питающей сети. После открытия тиристорного ключа. батарея конденсаторов 6 начинает разряжаться на накопительную индуктивность 5 интервал времени (t< — 4). Этот процесс продолжается до момента t>, пока на лампу накачки 8 через импульсный трансформатор 7 не поступит импульс поджига со схемы совпадения 13. Поскольку на вход схемы совпадения 13 сигналы поступают со второго выхода 15 формирователя 9, импульс поджига синхронизирован с напряжением на выходе выпрямителя и подается в момент падения выходного напряжения до нулевого значения.

Допускается также некоторая задержка импульса поджига лампы относительно момента спада напряжения на выходе выпрямителя до нулевой величины. 3а интервал времени (t< — 4) в результате .перехода энергии из батареи конденсаторов 6 в накопительную индуктивность 5 напряжение на батарее Up упадет со своего максимального значения Up до

1О

25 зо

55 бО

65 требуемого значения U. В момспт поступления импульса поджига оставшееся в батарее конденсаторов 6 нужное количество энергии за интервал времени (4 — t:) разряжается на лампу накачки 8 активного тела ОКГ. Колебательный же процесс, начавшийся в колебательном контуре, продолжается, в результате чего батарея перезаряжается сначала до напряжения противоположной полярности (момент 4), а еще через полпериода — первоначальной, т. е. рабочей:полярности (момент 4).

При этом первые полпериода (4 — 4) ток протекает через управляемую вентильную цепочку, а вторые полпериода (4 — 4) в обратном направлении — через неуправляемый вентиль, чем достигается надежное запирание тиристоров. Таким образом, после завершения цикла перезарядки в колебательном контуре часть энергии, отводящаяся к моменту вспышки лампы в индуктивность, возвращается в конденсаторную батарею, благодаря чему сохраняется высокий к.п.д. устройства. После дозарядки батареи от выпрямителя до максимального выходного на пряжения Up устройство готово к следующему циклу работы. Требуемая частота следования вспышек задается настройкой делителя частоты 10.

Плавная регулировка энергии, разряжаемой на лампу накачки, осуществляется за счет изменения величины опережения («

=4 — t<) момента подачи управляющего импульса на вход тиристора относительно момента поджига импульсной лампы накачки.

Изменение величины опережения т, производится при помощи перестройки схемы регулируемой задержки 11.

Триггер 12 и схема совпадения 13 осуществляют поджиг лампы накачки в момент 4, если с делителя частоты 10 в момент времени

4 на вход триггера 12 .поступил импульс, синхронный с запуском схемы задержки 11. Таким образом, поджиг лампы возможен лишь в те периоды питающего напряжения, в которых осуществляется открытие тиристора 3.

В предлагаемом устройстве исключена возможность импульсных перегрузок зарядных вентилей и силового трансформатора, потому что зарядное напряжение после предыдущей вспышки, синхронизированной с сетью, не возрастает скачком, а всегда начинает возрастать .практически от нулевого значения по синусоидальному закону. Причем батарея конденсаторов уже частично заряжена за счет энергии, отводящейся к моменту предыдущей вспышки в накопительную индуктивность.

Все это позволяет отказаться от зарядных токоограничивающих элементов (резисторов, дросселей), снижающих к.п.д. всего устройства. Вентильные элементы также не испытывают перегрузок, ибо участвуют лишь в плавных колебательных процессах.

Область применения устройства не ограничивается лишь питанием ОКГ. Оно может быть применено в различных процессах, требующих часто повторяющихся зарядов емко482925

Рыг. 7 стного накопителя с последующим его регулируемым разрядом на потребитель энергии.

Примерами могут служить электроискровая обработка металлов, питание различных импульсных устройств, получение электрогидравлического эффекта Юткина и т. д.

Предмет нзобрстеппя

Устройство для питания импульсной лампы, в частности лампы накачки оптических квантовых генераторов, работающей в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся импульсов с плавной регулировкой энергии излучения, содержащее силовой выпрямитель, рабочую батарею конденсаторов, разря>каемую через импульсный трансформатор поджига на лампу, и подключенную к этой батарее цепочку из накопительной нндуктивности и ключевого блока, состоящего из неу.правляемого вентиля и встречно параллельно с ним соединенного тиристора, о т л и ч а ю щ е е с я

5 тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, управляющий электрод тиристора присоединен к выходу схемы регулируемой задержки, подключенной своим входом к делителю частоты, вход которого

Ы присоединен к одному из выходов формирователя синхронизирующих импульсов, а к транс форматору поджига подключен выход схемы совпадения, один из входов которой соединен с вторым выходом формирователя синхрони-!

5 зирующих импульсов, а другой ее вход — с выходом триггера, входы которого присоединены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу схемы совпадения.

482925

V1S

V13

V11 /1иг. 2

Редактор В. Левятов

Заказ 2916!16 Изд. № 1774 Тираж 869 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

V

Составитель М. Лойш

Текред 3. Тараненко

Корректоры: В. Петрова и О. Данишева