Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы накачки лазера

Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы накачки лазера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ НАКАЧКИ ЛАЗЕРА, содержащее силовой трансформатор , диод, накопительный конденсатор , тиристор, дроссель, задатчик частоты вспышек, триггер и формирователь импульсов -поджига, причем вьшоды первичной обмотки силового трансформатора и вход задатчика частоты вслышек подключены к выводам для присоединения к сети пёременйого тока, один из выводов вторичной обмотки силового тран сформатрра через диод подключен к аноду тиристора, к одной обкладке накопительного конденсатора и к одному из выводов для подключения импульсной газоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора , с одним из выводов дросселя , другой вывод которого подключен к катоду тиристора, и с другим выводом вторичной обмотки силового трансформатора , выход формирователя импульсов поджига подключен к вьшоду для присоединения электрода поджига импульсной газоразрядной лампы, а выход задатчика частоты вспышек соединен с.входом триггера, отличающееся тем, чТо, с целью увеличения срока службы импульсной газоразрядной лампы и повышения ее допусти (Л мой средней мощности рассеяния, оно снабжено двумя дифференцируюш;ими цепями и линией задержки, а триггер выполнен со счетным входом, причем один из выходов триггера через одну из дифференцирующих цепей подключен к управляющему электроду тиристора и к 00 входу линии задержки, выход которой 4 со со соединен с одним из входов формирователя импульсов поджига, а другой выход триггера через другую дифференцирую шую цепь подключен к другому входу САЗ формирователя импульсов поджига.:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4Н 05 В 41 34 юХВФГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2901808/24-07 (22) .26.03.80 (46) 15.04.87. Бюл. Ф 14 (71) Ордена Трудового -Красного Знамени институт физики АН Белорусской CCP (72) В.В.Валявко, Б.В.Крыпов и A.А.Мозго (53) 621.327.032.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У.484813, кл. Н 05 В 41/34, 20.07.73.

Авторское свидетельство СССР

У 482925, кл. Н 05 В 41/34, 20.07.73; (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ НАКАЧКИ

ЛАЗЕРА, содержащее силовой трансформатор, диод, накопительный конденсатор, тиристор, дроссель, задатчик частоты вспышек, триггер и формирователь импульсов .поджига, причем выводы первичной обмотки силового трансформатора и вход задатчика частоты вспышек подключены к выводам для присоединения к сети переменйого тока, один из выводов вторичной обмотки силового трансформатора через диод подключен к аноду тиристора, к одной обкладке накопительного конденсатора и к одному из выводов для подключения импульсной газоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора, с одним из выводов дросселя, другой вывод которого подключен к катоду тиристора, и с другим выводом вторичной обмотки силового трансформатора, выход формирователя импульсов поджига подключен к выводу для присоединения электрода поджига импульсной газоразрядной лампы, а выход задатчика частоты вспышек соединен с входом триггера, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения срока службы импульсной газоразрядной лампы и повышения ее допусти- мой средней мощности рассеяния, оно снабжено двумя дифференцирующими цепями и линией задержки, а триггер выполнен со счетным входом, причем один из выходов триггера через одну из дифференцирующих цепей подключен к управляющему электроду тнристора и к входу линии задержки, выход которой соединен с одним из входов формирователя импульсов поджига, а другой выход триггера через другую дифференцируюшую цепь подключен к другому входу формирователя импульсов поджига. 84997

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания имиульсной газоразрядной лампы,в частности, лампы накачки активного тела лазера, работающего в режиме часто повторяющихся вспышек с нерегулируемой энергией накачки, Известно устройство для питания импульсной газоразрядной лампы, содержащее силовой выпрямитель, батарею конденсаторов, импульсную газоразрядную лампу накачки, вспомогательный индуктивный накопитель энергии, ключевой блок и электронную схему управления. Недостатки этого устрой15 ства вызваны однополярностью разрядных импульсов тока, приводящих к интенсивному износу импульсной газоразрядной лампы и снижению допустимой средней мощности рассеяния, обуслов20 ленному неодинаковым выделением тепла на электродах лампы.

Наиболее близким к изобретению йвляется устройство для питания импульсной газоразрядной лампы накачки лазера, содержащее силовой трансформатор, диод, тиристор, дроссель, накопительный конденсатор, задатчик частоты вспышек состоящий из син9

30 хронизатора импульсов и делителя частоты, триггер и формирователь импульсов поджига.

Недостатки данного устройства связаны с выделением на силовых электродах лампы неодинакового количества 35 тепловой энергии, что в свою очередь вызвано постоянной направленностью разрядных импульсов тока. Электроды лампы разогреваются до различной температуры, в конструкции лампы возни- 40 кают температурные механические напряжения. Электрод, имеющий более высокую температуру, подвергается активному распылению. Все это приводит к интенсивному износу лампы и сокращению срока ее службы, а также к снижению допустимой средней мощности рас.с еяния.

Целью изобретения является увеличение срока службы импульсной газоразрядной лампы и повышение ее допустимой средней мощности рассеяния.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания импульсной газоразрядной лампы накачки лазера, содержащее силовой трансформатор, диод, накопительный конденсатор, тиристор, дроссель, задатчик частоты

3 2 вспышек триггер и формирователь импульсов поджига, в котором выводы первичной обмотки силового трансформатора и вход задатчика частоты вспышек подключены к выводам для присоединения. к сети переменного тока, один из выводов вторичной обмотки силового трансформатора через диод подключен к аноду тиристора, к одной обкладке накопительного конденсатора и к одному из выводов для подключения импульсной га- зоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой соединен с другой обкладкой накопительнorо конденсатора, с одним из выводов дросселя, другой вывод которого подключен к катоду тиристора и с другим выводом вторичной обмотки силового.трансформатора выход формирователя импульсов поджига подключен к выводу для присоединения электрода поджига импульсной газоразрядной лампы, а выход задатчика частоты вспышек соединен со входом триггера, снабжено двумя дифференцирующими, цепями и линией задержки, а триггер выполнен со счетным входом, причем один из выходов триггера через дифференцирующую цепь подключен к управляющему электроду тиристора и к входу линии задержки, выход которой соединен с одним из входов формирователя импульсов поджига, а другой выход триггера через другую дифференцирующую цепь подключен к другому входу формирователя импульсов поджига.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Оно содержит силовой транформатор

1, диод 2, конденсатор 3, импульсную газоразрядную лампу 4, блок си нхронизированного задатчика 5 частоты вспышек, формирователь 6 импульсов поджига; тиристор 7, дроссель 8, триггер 9, линию задержки 10 и дифференцирующие цепи 11 и 12, Конденсатор

3 через диод 2 соединяется со вторичной обмоткой силового трансформатора 1, на первичную обмотку которого подается переменное напряжение питающей сети . Импульсная газоразрядная лампа 4 подключена своими силовыми электродами к выводам конденсатора 3. Задатчик 5 частоты вспышек синхронизирующим вхОдом подсоединен к выводу для подключения питающего переменного напряжения, а выходом — к счетному входу триггера 9, Цепочка из последовательно соединенных тирис73

3 8499 тора 7 и дросселя 8 подключена к выводам конденсатора 3. Триггер 9 одним из выходов через дифференцирующую цепь 12 подключен к управляющему электроду тиристора 7 и входу линии задержки 10. Другой выход триггера

9 через дифференцирующую цепь 11 подключен к одному из входов формирователя 6 импульсов поджига выход котоl рого соединен с электродом, crужащим 10 для поджига импульсной газоразрядной лампы 4. Выход линии задержки 10 подключен ко второму входу формирователя

6 импульсов поджига лампы 4.

Силовой трансформатор 1 служичь для повышения переменного напряжения питающей сети до необходимой величины, Диод 2 осуществляет выпрямление переменного напряжения, снимаемого с вторичной обмотки силового трансформатора 1, и заряд конденсатора 3 до требуемого значения напряжения первоначальной (в данном примере положительной) полярности. Конденсатор 3. играет роль накопителя энергии, выделяемой в момент вспышки в импульсной газоразрядной лампе 4, которая, в свою очередь является источником лучистой энергии накалки активного тела лазера; Задатчик 5 частоты вспышек выдает с требуемой частотой следования импульсы, синхронные с моментом спада до нуля мгновенного значения напряжения, проводимого диодом 2.

Триггер 9 и дифференцирующие цепи 11

35 и 12 служат для поочередной подачи импульсов, синхронных снимаемым с блока 5 либо на вход формирователя

6 импульса поджига, либо на запуск 40 тиристора 7 и линии задержки 10, Дифференцирующие цепи 11 и 12 устроены таким образом, что выдают лишь положительные импульсы в момент изменения напряжения с нулевого до еди- 45 ничного значения на соответствующем выходе триггера 9. Обратное изменение напряжения на выходе с единичного до нулевого значения .не вызывает появления отрицательного импульса на 50 выходах дифференцирующих цепей 11 и

12 за счет введения в их схемы под,ключенных соответствующим образом диодов. Тиристор 7 служит для связи в требуемые моменты времени дросселя

8 и конденсатора 3, которые образуют колебательйый контур. Элементы контура подбираются таким образом, чтобы частота его свободных колебаний была примерно вдвое вьппе- частоты питающей сети. За счет осуществления в контуре половины периода свободных колебаний достигается перезаряд конденсатора 3 до напряжения обратной (в данном примере отрицательной) полярности. Линия 10 осуществляет задержку сигнала, поступающего на вход формирователя 6 импульса поджига, относительно момента отпирания тиристора

7 и начала свободных колебаний в контуре 3-8 на время, которое должно с оставлять н е мен ее пол овины периода свободных колебаний в контуре "конденсаторная батарея 3 — дроссель 8".

Формирователь 6, имеющий два входа,усиливает поступающие на них сигналы до величины, достаточной для поджига импульсной газоразрядной лампы 4.

Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения конденсатор 3 заряжается от однополупериодного выпрямителя 2 и силового трансформатора 1 до амплитудного значения напряжения первоначальной (в данном примере положительной) полярности.

В момент синхронный со спадом до нуля мгновенного значения напряжения проводимой полувалны питающего напряжения задатчик 5 частоты вспышек выдает импульс, поступающий на счетный вход триггера 9. Триггер 9 меняет под

его воздействием свое установившееся состояние. На выходе одной из дифференцирующих цепей, например цепи

11, возникает сигнал положительной полярности, поступающий на вход формирователя 6 импульсов поджига. В тот же момент сигнал, усиленный формирователем 6, поступает на электрод, служащий для поджига импульсной газораз.рядной лампы 4 . Тем самым инициирует- . ся разряд конденсатора 3 на импульсную газоразрядную лампу 4, который происходит в промежутке времени значительно меньшем, чем длительность полупериода питающей сети. При этом направленность разрядного импульса тока через газоразрядную лампу 4 определяется первоначальной полярностью напряжения на конденсаторе 3. С момента начала новой полуволны питающего напряжения вновь осуществляется заряд конденсатора 3 от однополупериодного выпрямителя 2,:и силового трансформатора 1. Поскольку к конденсатору 3 прикладывается напряжение, плавно на849973 растающее по синусоидальному закону от нулевого значения, исключается возможность импульсных перегрузок зарядных цепсй (силового трансформатора 1, однополупериодного выпрямителя 2) и обеспечивается режим заряда, близкий к оптимальному.

В момент окончания полуволны с вы-. хода задатчика 5 частоты вспышек на счетный вход триггера 9 поступает им- 10 пульс (частота следования в данном примере равна 1/2 частоты питающей сети) . Триггер 9 переходит в свое другое устойчивое состояние, при этом на выходе дифференцирующей цепи 12 воз-15 никает импульс, отпирающий тиристор 7 и запускающий линию задержки 10. С открытием тиристора 7 в колебательном контуре, образованном емкостью конденсатора 3 и индуктивностью дросселя 8, 20 начинается свободный колебательный процесс. Элементы контура подбираются таким образом, чтобы его резонансная частота была примерно вдвое выше частоты питающей сети. 25

3а счет колебательного процесса вконтуре 3-8 происходит полный переэаряд конденсатора З.Активными потерями пренебрегаем для простоты изло-, жения. Ток вконтуре спадает до нуля. 30

Тиристор 7 запирается, свободный icoлебательный процесс прерывается.

Затем сигнал с выхода линии задержки 10 поступает на вход формирователя

6 импульсов поджига. Длительность за- 35 держки, обеспечиваемой линией 10, должна быть не меньше, чем длительность полупериода свободных колебаний в контуре 3-8 и несколько меньше полупериода питающей сети. В тот же 40 момент сигнал с выхода формирователя

6 импульсов поджига поступает на электрод, служащий для поджига импульсной газоразрядной лампы 4. Инициируется разряд конденсатора 3, заряженного до напряжения другой полярности.

При этом направленность разрядного импульсного тока определяется напряжением и обратна направленности импульса в предыдушей вспышке. После заряда конденсатора 3 до напряжения первоначальной полярности устройство готово к новому циклу операций.

Благодаря использованию предложенного технического решения, достигается вьщеление на силовых электродах лампы одинакового количества тепловой энергии. Это обеспечивает их одинаковую эксплуатационную температуру, что существенно снижает тепловые механические напряжения в конструкции лампы и увеличивает срок ее службы. Кроме того, применение предложенного изобретения позволяет избежать такого существенного недостатка, присущего однополярным схемам, как органичение допустимой мощности рассеяния теп- ловым режимом более перегретого электрода. Достигаемое в предложенном устройстве усреднение температуры электродов позволяет повысить допустимую среднюю„мощность рассеяния лампы.

Помимо лазерной техники предложенное устройство может быть использова.но в кинопроекционной аппаратуре, в стробоскопических приборах, в установках по возбуждению и исследованию люминесценции. Возможно также его применение для телевизионной передачи кинофильмов, а также для освещения телестудий при системах передачи со сканирующим лучом.

Технико-экономический эффект при использовании изобретения достигается за счет уменьшения эксплуатацион-, ных расходов.

849973

i

Корректор Л.Пилипенко

Редактор П.Горькова Техред М.Ходанич

Заказ 1328/2 Тираж 802

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4