Устройство для формирования импульсов тока

 

Союз Соеетскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнн

<и ЩЯ ) 82 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18. 11. 74 (21 ) 207902 3/24 07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 25.02.79.Бюллетень ¹7.

Дата опубликования описания 28.02.79

2 (5l) М. Кл.

Н 05 В 41/30

Государственный квинтет

СССР оо делам нзооретеннй и отхрытнй (53) У Я.621.3. .032.4(088 8) А. А. Мозго, И. 3. ЕЬкилавдари и Г. И. Олефир (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики

AH Белорусской CC P (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМЛУЛЪСОВ ТОКА

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано дпя формирования частоповторяющихся импульсов тока с крутым задним фронтом через импульсную газоразрядную лампу накачки активного тела оптического квантового генератора (ОКГ) .

Известно устройство для формирования импульсов тока через газоразрядную пампу, содержащее емкостной накопитель, разрядный дроссепь, импульсную газоразрядную лампу, тиристор, электромотор и дисковый прерыватель светового потока с синхродатчиксм jl).

Однако оно имеет низкий )KALI, не обеспечивает требуемого теплового режима работы лампы, что снижает срок службы ламп.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для формирования импульсов тока через импульсную газоразрядную лампу накачки активного тела ОКГ, работающую в режиме часто повторяющихся вспышек, содержащее емкостной накопитель, катушку индуктивности, управляе мый ключевой блок, компаратор уровня, триггер, две схемы совпадения, блок зажигания н задатчик частоты спедова5 ния вспышек (2j.

Белью изобретения является улучше ние теплового режима устройства и псьвышение КЛД.

)1ля этого предложенное устройство

10 снабжено- управляемым выпрямителем, выполненным на встречно-параллельно включенных тиристорах, управляемым формирователем синхросигналов, симиотором и блоком регулируемой задержки.

Силовой вход управляемого выпрямителя подключен к выходу ключевого блока, силовой выход - к общей точке емкост ного накопителя и катушки индуктивности, а управляющие электроды тйристоров через схемы совпадения подключены к формирователю синхросигналов, управляющий вход которого через компаратор уровня подключен к общей точке емкосъного накопителя и катушки индуктнвнос649182

3$

Я ти, к другой точке которой параллельно емкостному накопитепю и кпеммам дпя подключения лампы включен симистор. Управпяюший эпектрод поспеднего через бпок регулируемой задержки соединен со входом звдвтчика частоты следования вспышек и блоком зажигания, а через бпок регупиремой задержки и триггер — со схемами совпадения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного устройства; нв фиг. 2-8 - временные диаграммы, характеризующие изменение напряжения и токов в различных узлах устройства(ив фиг. 2 — диаграмма напряжения нв кпеммах источника переменного напряжения; на фиг. 3 - диаграмма напряжения на выходе звдатчикв частоты; на фиг. 4,5диаграммы напряжений на выходах формирователя синхросигнапов; нв фиг. 6диаграмма напряжения на емкостном накопителе; на фиг. 7 - диаграмма тока через импупьсную лампу; нв фиг. 8— диаграмма тока через симистор).

Устройство содержит управляемый ключевой бпок 1, емкостный нвкопитепь

2, подкпюченный к кпючевому блоку 1 через управляемый выпрямите пь, состоящий из встречно-параппепьно соединенных тиристоров 3 и 4, параппепьно соединенные симистор 5 и газораэрядную лампу 6, подкпюченные к емкостному накопителю через катушку индуктивности 7, схемы совпадения 8 и 9, связанные импульсными входами с соответствующими выходными цепями формирователя синхросигнапов 10, а потенциапьными входами - с соответствущющими выходными цепями триггера 11. Устройство содержит также компаратор уровня 12, соединенный управпяюшим входом с емкостным накопителем 2, а выходами— с ключевым бпоком 1 и формироватепем синхросигнапов 10, задатчик 13 частоты спедования вспышек, соединенный выходом с бпоком зажигания 14 гаэораэрядной пампы 6, со входом триггера

11 и со входом блока.регупируемой задержки 15, выход которого соединен с управпяюшим эпектродом симистора 5.

Ключевой бпок 1 подает переменное напряжение от источника питания на управляемый выпрямитепь, состоящий из встречно-параппепьно вкпюченных тиристоров 3 и 4 и осушествпяюший зарядку емкостного накопитепя 2 до заданного уровня напряжения требуемой попярности. Емкостный накопитель 2 служит дпя накоппения эпектрической энергии и носпедуюшего разряда ее на импульсную лампу 6, которая является источником света накачки активного тепв

ОКГ. Катушка индуктивности 7 образует с емкостью накопитепя 2 копебатель ный контур и спужит дпя возврата энер гии, неизрасходованной в процессе вспышки из разрядного контура 2-7 в емкост ной накопитель 2 с перепопюсовкой поспеднего. Симистор 5 предназначен для шунтирования импульсной лампы 6 в требуемый момент вспышки и формирования тем самым крутого заднего фронта импупьса тока через пампу. Схемы совпадения 8 и 9, управпяемые по потенциальным входам триггером 11, спужат для передачи сигнвпов от формироватепя синхросигнапов 10 на управпяаший эпект род соответствующего тиристора 3 ипи

4. Компаратор уровня 12 предусмотрен дпя эапирания кпючеэого бпока 1, а также для снятия разрешающего сигна па с формироватепя 10 при достижении напряжением на емкостном накопитепе

2 заданного уровня. Задатчиком частоты спедования вспышек 13 осушествпяется через бпок 14 поджиг импульсной пампы 6, в также запуск бпока регупируемой задержки 15 и управпение триггером 11 по его счетному входу.

Блок зажигания 14 служит дпя усипения сигнвпа, снятого с задатчика частоты 13 и обеспечения надежного поджига пампы 6. Блок регупируемой за» держки 15 предназначен дпя обеспечения задержки момента открытия симистора 5 по сравнению с моментом начапа вспышки импульсной лампы 6, и управпения тем самым дпитепьностью светового импупьса.

Формироватепь синхросигнапов работает следующим образом. На синхрониэируюший Вход фОрмирОВ&тепя 10 ПО дается переменное сетевое напряжение.

На управпяющий вход бпока с компаратора уровня 12 подается разрешающий сигнап. При этом на одном выходе формирователя 10 генерируются пачки импульсов в интервапах времени, соответствующих попожитепьным полупериодам напряжения сети, а на другом выходепачки импупьсов в интерввпах, соответствующих отрицатепьным попупериодам.

При снятии разрешающего сигнапа с управпяюшего входа формироватепя 10 генерация импупьсов прекращается. Начапо генерации пачки импульсов на mo649182 бом из выходов возможно лишь синхронНо с переходом сетевого напряжения через нупевое значение. Частота импульсов в пачке должна быть выше час» таты питающей сети и равна 15 кГц. 5

Предложенное устройство работает следующим образом.

В начапьный момент временило ког да емкостной накопитель не зарякен, компаратор уровня подает разрешающий 1О сигнал на ключевой бпок 1 и формирователь синхросигнапов 10, а триггер 11 подает разрешающий сигнал на одну из схем совпадения, например схему совпадения 8. Зарядка же емкостного накопитепя начинается пишь с момента 11 синхронного с переходом питающего напряжения через нуль, когда с формироватепя синхросигналов 10 на управпяю1 щий электрод тиристора 3 начинает псь. ступать серия кмпупьсов. Процесс зарядки емкостного накопитепя 2 продопжает ся до момента 4 когда напряжение на накопитепе достигает требуемой ведичины+П,, В этом момент компаратор уровня 12, снимает разрешающий сигнап с кпючевого бпока 1 и формироватепя синхросигнапов 10. Ключевой блок 1 запирается; что прерывает процесс зарядки емкостного накопитепя 2. Одновре36 менно формирователь синхросигнапов 10 прекращает генерацию управляющих импупьсов. В таком состоянии устройство находится до момента 1 когда с вы» хода задатчика частоты 13 на вход бпо35 ка зажигания поступает импульс. Этот сигнал, будучи усипенным бпоком 14, инициирует разряд емкостного накопитеns 2 через катушку индуктивности 7 на

40 импульсную газоразрядную пампу 6.

Одновременно осушествпяется запуск блока регупируемой задержки 15 и перевод триггера 11 в другое;устойчивое попожение. В момент,, определяемый

45 дпительностью задержки 1 „„. триггер

11 (когда процесс разряда емкостного накопитепя 2 на импульсную пампу 6 еще не закончился), на управпяющий эпектрод симистора 5 поступает импупьс.

Симистор 5 отпирается, его сопротивпение становится значитепьно меньшим, чем внутреннее сопротивление лампы, и дапьнейший разряд емкостного накьпитепя 2 продопжается через катушку индуктивности 7 и симистор 5, минуя импульсную лампу 6. Тем самым обеспечивается формирование крутого заднего фронта импульса тока. Энергия же, не израсходованная за время вспышки, и результате колебательного процесса, возникшего в контуре 4-5, через открытый симистор 5 за интервал t -t возвращается в емкостной накопитепь 2, перезаряжая последний до некоторого значения напряжения g1 с полярностью, обратной цервоначапьной,С момента t>> когда на кпеммах A-А начинает возрастать по абсолютной вепичине отрицатепьное напряжение (см. фиг. 2), на упраюляющий эпектрод тиристора 4 с выхода формироватепя 10 через открытую по потенциапу схему совпадения 9 поступает серия управпяющих импульсов. Процесс дозарядки емкостного накодитепя

2 продолжается до момента t „когда напряжение на накопителе принимает требуемое значение -17> - равное по

l. абсолютному значению вепичине .+U но обратное по попярности. С момента компаратор уровня 12 снимает разрешающие сигнапы с управиюящих входов кпючевого бпока 1 и формироватепя 10. Ключевой бпок запирается и прекращает процесс зарядки емкостного накопитепя. Тиристор 4 также запирается. Одновременно формироватепь синхросигнапов 10 прекращает подачу серии импульсов на управпяюший эпектрод тиристора 4 через открытую схему совпадения 9. В таком состоянии устройство находится до момента t g> когда с выхода задатчика частоты 13 íà вход блока зажигания 14 поступает импульс, инициирующий разряд емкостного накопителя 2 на газоразрядную пампу 6. При этом направпение тока через импупьсную пампу противоположно направлению тока в предыдущей вспышке. В этот же момент 48 осушествпяется запуск блока регулируемой задержки 15 и перевод триггера в первоначапьное устойчивое положение. В момент ty(tq =С8 <ýo ) когда процесс разряда емкостйого йакопитепя 2 на лампу 6 еше не закончипся, на управляющий эпектрод симистора 5 с выхода блока регупируемой задержки

15 поступает импупьс. Симистор 5 си пирается и шунтирует своим низким со противпением импупьсную пампу 6. С момента о разряд через импупьсную газоразрядиую пампу практически прекращается. Энергия же, не израсходован« ная за время вспышки, в резуцьтате колебатепьного процесса в контуре 2-7 через открытый симистор 5 за интервап времени t < — t t< возвращается в ем649182 костной накопитель 2, что обеспечивает высокий КГЩ устройства. При этом накопитель 2 подзаряжается до некоторого значения напряжения О первоначапьной полярности (показано на фиг. 1 без

1 скобок). Ilocne дозярядки емкостного накопитепя до напряжения +U устройство готово к следующему циклу работы.

Плавная регупировка длительности импульса тока через газоразрядную пампу осуществпяется перстройкой блока регупируемой задержки 15 (т. е. изменением дпитепьности сэ .Вепичина максимапьной задержки 1 зо, щдхо должна быть меньше длительности полного разряда емкостного накопитепя 2 на импупьсную пампу 6. Плавная регулировка энергии, накапливаемой в емкостном накопителе 2 к моменту вспышки, осуществпяется перестройкой компаратора уровня 12. Плавная регулировка частоты спедования вспышек осуществпяется перестройкой задатчика частоты 13.

В устройстве имеется электронная система бпокировки, искпючающая возможность подачи импупьса поджига на газоразрядную пампу в те интервапы времени, когда процесс зарядки емкостного накопителя еще не закончен. Устройство содержит также систему первоначапьной синхронизации триггера 1 1 с напраяжением питающей сети, обеспечивающую четкий запуск всего устройст ва и его работу при высоких (до частоты питающей сети) частотах спедования вспышек.

Таким образом, предпоженное устройство при питании газоразрядной пампы обеспечивает формирование импуш сов тока с крутым задним фронтом и автоматически чередующейся попярностью.

Испопьзование симистора, формироватепя синхросигнапов, блока регупируемой задержки и управпяемого выпрямителя, состоящего из двух встречно-параппепь но соединенных тиристоров, позвопяет увеличить срок спужбы, упучшить епповой режим работы и повысить допустимую среднюю мощность рассеяния импульсной газоразрядной пампы, а также исключить необходимость интенсивного отвода рассеиваемого теппа из устройства и повысить его КПЛ.

Область применения предложенного изобретения не ограничивается лишь питанием ламп накачки ОКГ. Оно может быть использовано также дпя возбужду» ния и исследования люминесценции, в стробоскопической и кинопроекционной аппаратуре, в мощных имиупьсных фотоссветитепьных устройствах.

Формула изобретения О Устройство дпя формирования импупьсов тока через импульсную газоразрядную пампу накачки активного тела оптического квантового генератора, работающую в режиме часто повторяющихся

И вспышек, содержащее емкостной накопитель, катушку индуктивности, управпяемый ключевой бпок, компаратор уровня, триггер, две схемы совпадения, бпок зажигания и задатчик частоты спедова2О ния вспышек, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения теппового режима устройства и иовышения КПЛ

Р оно снабжено управляемым выпрямитепем, выпопненным на встречно-парап25 пепьно вкпюченных тиристорах, управпяемым формирователем синхросигнапов, симистором и блоком регупируемой задержки, причем синовой вход управпяе36 мого выпрямитепя подкпючен к выходу кпючевого бпока„сиповой выход - к общей точке емкостного накопитепя и катушки индуктивности, а управпяющие электроды тиристоров через схемы соипадения подкпючены к формирователю синхросигнанов, управпяющий вход которого через компаратор уровня подкпючен к общей точке емкостного накопитепя и катушки индуктивности, к другой точке которой параллельно емкостному накопитепю и клеммам дпя подкпючения пампы вкпючен симистор, управпяющий электрод которого через бпок регулируемой задержки соединен со вхсьдом задатчика частоты спедования вспышек и блоком зажигания, а через блок регулируемой задержки и триггер-со схемами совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство

¹546249, кп. Н 05 В 41/30, 1974.

649182

4 Фу 12

@из.д

ty у

0НИИПИ Заказ 593/56 Тираж 943 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4