Магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 А 1 9) (1 1) 3 К 35 1)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ 1ъ.тт ф У ВТ ий инсти- -техничехниче Физи ов, С,В.Коротев, А.Г.Петраво ССС , 1987, Новые н остей Л Наук принципы полупроа, 1988, с,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) МАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НАКАЧКИ ЛАЗЕРА НА ПАРАХ МЕДИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания лазеров на парах металлов, Сущность йзобретения: устройство содержит 1 блок управления (1), 2 тиристора (2,3), 7 конденсаторов (4,9,14,15,16,28,29), 5 нелинейных дросселей (5,18,19,20,30), 1 реверсивный динистор (6), 2 трансформатора (7,27), 6 диодов (8,12,23-26), 1 индуктивный элемент (10), 2 резистора (11,21), 1 источник постоянного напряжения (13), 1 нагрузку (17), 1 генератор тока (22), Дроссели выполнены на сердечниках из аморфного сплава с термообработкой в поперечном магнитном поле, 1 илИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовайо для питания лазеров на парах металлов.Цель изобретения - повышение КПД при одновременном повышении стабильности работы устройства.На чертежеприведена структурная электрическая схема устройства,Магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди содержит блок 1 управления, первый выход которого соеди-. нен с управляющим электродом первого тиристара 2, второй выход - с управляющим электродом второго тиристора 3, анод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора 4, первым выводом первого нелинейного дросселя 5, анодом реверсив- на включаемого динистора 6, катод которо. го соединен с второй обкладкой первого конденсатора 4 и через первичную обмотку первого трансформатора 7 с анодом первого диода 8; катод которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора 9, вторая обкладка которого соединена с вто. рым выводом первого нелинейного дросселя 5, индуктивный элемент 10, первый вывод которого соединен с катодом второго тиристара 3, второй вывод- с первым выводампервого резистора 11, второй диод 12, анод которого соедйнен с катодом первого диода 8, источнйк 13 постоянного напряжения, вторичная обмотка первого трансформатора 7 йодключена параллельно третьему конденсатору 14, первый вывод которого соединен с первым выводом четвертого и пятого конденсаторов 15 и 16 и первым выводам нагрузки 17, второй вывод которой соединен через второй нелинейный драссель 18 с вторым выводом пятого конденсатора 16, который через третий нелинейный дроссель 19 сОединен с вторым выходом четвертого конденсатора 15 и пеовым выводом четвертого нелинейного дросселя 20, второй резистор 21, генератор 22 тока, третий, четверть 1 й, пятый и шестой диодМ 23, 24, 25 и 26, второй трансформатор 27, шестой и седьмой конденсаторы 28 и 29, пятый нелинейный дроссель 30, вклокоченный между вторым выводом второго конденсатора 9 и первым выводом источника 13 постояйного напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом генератора 22 тока и катодом первого тиристора 2, анод которого соединен с катодом второго диода 12 икатодам третьего диода 23, анод которого соединен с вторым выводом генератора 22 тока, первый вывод первой обмотки второго трансформатора 27 соединен с катодом второго тиристора 3, а второй вьаад- с анодом четвертага диода 24, катод которого соединен с анодом второго тиристара 3, первый вывод второй обмотки второго трансформатора 27 соединен с катодом первого тири стара 2, а второй вывод - с анодом пятогодиода 25, катод которого соединен с первым выводом источника 13 постоянного напряжения, второй вывод первого резистора 11 соединен с катодом шестого диода 26, анод 10 которого соединен с вторым выводом первого конденсатора 4, и через шестой конденсатор 28 соединен с вторым выводом индуктивного элемента 10, параллельно соединенные седьмой конденсатор 29 и второй резистор 21 включены между вторым 15 выводам третьего конденсатора 14 и вторым выводом четвертого нелинейного дросселя 20, причем первый, третий, четвертый и пятый нелинейные дроссели выполнены на сердечниках из аморфного сплава с термообработкой в поперечном магнитном по-20 ле.Устройство работает следующим образом.Тиристор 2 запускается один раз в начале работы устройства и в дальнейшем под держивается в открытом состоянии спомощью источйика тока удержания. Тири- стор 2 необходим для обеспечения резойансного заряда конденсатора 9 реверсивно вкл 1 ачаемаго перед первым запускам дини стара (РЯД) 6. При отсутствии тиристора 2конденсаторы 9 и 4 перед первым запуском РОД 6 оказались бы заряженными до напряжения источника 13 постоянного напряже-.ния (без удвоения), что сделало бы 35 невозможным отпирание реверсивно включаемого динистора 6 ввиду недостатка энергии в конденсатор 4;Конденсаторы 9 и 4 заряжаются черезтиристор 2 до напряжения Осо, равного: 40 Осо = 20 о +Онач,где Онач - напряжение на конденсаторе 9 перед началом очередного цикла работы;0 нач = (-50). - -150) В в установившемсярежиме.45 Нелинейный дроссель 30 обеспечиваетНеобходимую задержку около 40 мкс между моментом разряда конденсатора 9 через РВД 6 и началом нового цикла заряда конденсатора 9, что обеспечивает восстановле ние РВД.6 и тиристора 3 к новому циклуработы.Запуск РВД 6 происходит следующимобразом,Блок 1 управления вырабатывает им пульс,.открывающий тиристор 3, после чегоначинается перезаряд конденсатора 4 по цепочке: конденсатор 4; тиристар 3: драс-.сель 10; конденсатор 28 до напряжения про20 25 30 ра, после чего отрытое состояние этого 35 40 ля и фильтра, а также последовательна 45 удержания тиристора 2 в открытом состоя линейные дроссели 20, 19, 18, Сердечники 55дросселей первых двух звеньев 20, 19 изготовлены из ленты аморфного сплава с тертивоположной полярности (так как С 28 = 5 С 4), При этом конденсатор 28 заряжается до положительного напряжения около0,4 Ос, Напряжение обратной полярности на конденсатоое 4 инициирует процесс отпирания РВД 6, Прямой ток через открывшийся РВД первоначально поступает от конденсатора 28 по цепи: конденсатор 28; дроссель 10; первичная обмотка трансформатора 27, диод 24, что значительно расширяетдиапазон работы РВД при изменениях напряжения питания. Разряд накопительного конденсатора 9 начинается с некоторой задержкой, определяемой нелинейным дросселем 5. Схема, содеркащая трансформатор 27 и диоды 24 и 25, позволяет перекачать часть энергии, запасенной в конденсаторе 28, обратно в источник 13 питания, что повышает КПД генератора, Цепочка, состоящая из диода 26 и резистора 11, позволяет фиксировать напряжение на конденсаторе 28 равным нулю в начале очередного цикла работы генератора, повышая стабильность его работы, Потери мощностина резисторе 11 незначительны,Блок 1 управления представляет собой генератор запускающих импульсов тиристоров 2 и 3, Параметры этих импульсов следующие; амплитуда напряжения 5-10 В; амплитуда тока - не менее 3 А, длительность импульсов 3-5 мкс. Частота повторения импульсов запуска тиристора 3 регулируется в пределах от 0 до 10 кГц при номинальной частоте 8 кГц. На тиристор 2 подается оди нбчный импульс в начале работы генератотиристора поддерживается генератором 22 тока. Блок 1 управления содержит задающий генератор с возможностью регулировки частоты и генератор одиночных импульсов, собранные на логических микросхемах, и два транзисторных усилителя импульсов.Генератор 22 тока состоит из понижающего сетевого трансформатора, выпрямитевключенных линейного дросселя и балластного сопротивления. Генератор 22 тока обеспечивает протекание через тиристор 2 тока, превышающего минимальный ток нии. Сжатие высоковольтного импульса происходит в цепочке из трех звеньев сжатия, содержащих конденсаторы 14, 15, 16 и немообработкой в поперечном магнитном поле. Это обеспечивает высокий коэффици 10 15 ент сжатия звеньев при относительно небольших размерах сердечников и минимально возможных для ферромагнитных материалов потерях на перемагничивание.цепочка из параллельно включенных конденсатора 29 и резистора 21 принудительно обеспечивает полное размагничивание сердечника дросселя 20 к началу очередного цикла работы генератора. Это стабилизирует работу цепочки звеньев сжатия при изменении напряжения питания генератора и параметров нагрузки. Выбор емкости конденсатора 29 определяется необходимостью поиска компромисса между повышением стабильности работы генератора и ростом потерь на резисторе 21 при уменьшении емкости конденсатора 29, .Для дросселя 18 последнего звена цепочки скатия наиболее важным является минимально возможное значение его индуктивности в насыщенном состоянии, что непосредственно влияет на длительность фронта импульса тока через нагрузку и, следовательно, нэ мощность лазерного излучения. Поэтому дроссель 18 выполнен в виде отрезка провода с надетыми на него ферритовыми кольцами и расположен рядом с газоразрядной трубкой лазера на парах меди,Формула изобретения Магнитный генератор импульсов накачки лазера на парах меди, содержащий блок управления, первый выход которого соединен с управляющим электродом первого тиристора, второй выход - с управляющим электродом второго тиристора, анод которого соединен с первойобкладкой первого конденсатора, первым выводом первого нелинейного дросселя, анодом реверсивно включаемого динистора, катод которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и через первичную. обмотку первого трансформатора с анодом первого диода, катод которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым вь 1 водом первого нелинейного дросселя, индуктивный элемент, первый вывод которого соединен скатодам второго тиристора, второй вывод -с первым выводом первого резистора, второй диод, анод которого соединен с катодом первого диода, источник постоянного напряжения, вторичная обмотка первого трансформатора подключена параллельно третьему конденсатору, первый вывод которого соединен с первым выводом четвертогэ и пятого конденсаторов, первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен через второй нелинейный дроссель с. вторым выводом пятого конденсатора, который1748232 Составитель А.ГорбачевРедактор А.Лежнина Техред М.Моргентал . Корректор С.Черни Заказ 2510 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям. и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 415 Производственно-издательский комбинат ";Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 через третий нелинейный дроссель соединен с вторым выводом четвертого конденсатора и первым выводом четвертого нелинейного дросселя, второй резистор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД при одновременном повышении стабильности работы магнитного генератора, в него введены генератор тока, третий, четвертый, пятый, шестой диоды, второй трансформатор, шестой, седьмой конденсаторы, пятый нелинейный дроссель, включенный между вторым выводом второго конденсатора и первым выводом источника постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом генератора тока, катодом первого тиристора, анод которого соединен с катодом второго диода, катодом третьего диода, анод которого соединен с вторым выводом генератора тока, первый вывод первой обмотки второго трансформатора соединен с катодом второго тиристора, а второй вывод - с анодом четвертого диода, катод которого соединен с анодом второго тиристора, первый вывод второй обмотки второго трансформатора соединен с катодом первого 5 тиристора, второй вывод - с анодом пятогодиода, катод которого соединен с первым выводом источника постоянного напряжения, второй вывод первого резистора соеди. нен с катодом шестого диода, анод которого 10 соединен с вторым выводом первого конденсатора, и через вестой конденсатор соединен с вторым выводом индуктивного элемента, параллельно соединенные седьмой конденсатор и второй резистор включе ны между вторым выводом третьегоконденсатора и вторым выводом четвертого нелинейного дросселя, причем первый, третий, четвертый и пятый нелинейные дроссели выполнены на сердечниках из аморфного 20 сплава с термообработкой в поперечноммагнитном поле,