Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИО ЛИСТИЧЕСНИ 11РЕСПУ БЛИН 1)5 Н 05 .В 41/34-=1,-.: Л. 1)ЕТ ЬСТВУ ного источи италия, одключе обеспечив тся за счет араллельно ьно коцденсаред ий ф 1 юнт у формпруетсл8, а вершина я эа счет с, 19,ПУ. 1 Ссоеди тору 2 и импульса е;гроко длл при ра ульса энергии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ А ВТОРСНОМУ СВИ(46) .30.07.92.Бюл. Ф (21) 4376 О 81/07 (22) 11.02.88 (71) Институт прикладной физики АН СССР. (72) С,Я,Верховский (53) 621.3.032.4:772.93(088. 8) (56) Авторское свидетельство ССС В 875653, кл. Н 05 В 41/30, 19"Электротехника, 1985, Э 3, (54) УСТРОЙСТВО,ПЛЯ П 1 ТЛП 1 Л 111 НОЙ ГЛЗОРЛЗРЯДНОЙ ЛАП 1 (57) Изобретение относится к эл технике. и может быть использова .питания импульсных газоразрядцых ламп накачки лазеров, работающихЮ.ЯО 1563 елью изобретения ШД и надежностио позволяет Фор ы импульса ток стабилизадю и вания стабилий частотном режиме, Ц является повышение устройства, Устройст мировать крутые фрон лампы и обеспечивать раметров без использ роваииого высоковоль ия дросселя 5икаем последовател тиристору 4, П тока через лампяде конденсатор тока формируетдросселя 5. 3 илИзобретение относится к эпектро"технике и может быть использовано дляпитания импульсных гаэоразрядных лампнакачки лазеров, работающих в частотном режиме;Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства.На фиг.приведена схема устройства для питания импульсной газораэ- Орядной лампы; на фиг. 2 - схема блокауправления; на фиг. Э - временныедиаграммы, поясняюцие работу устройства, где аток через импульснуюлампу; 1 " ток дросселя; 1 и 11 -напряженйе на первом и втором конденсаторах.Устройство содержит источник питания 1 постоянного тока, к положитель"ному выводу которого подключена одноименная обкладка первого конденсатора 2 и первый вывод для подключенияимпульсной газоразрядной лампы 3, сотрицательным выводом источника питания 1 соединена вторая обкладка перваго конденсатора 2 и связан катодпервого тиристора 4, дроссель 5, второй б и третий 7 тиристоры аноды ко. торых соединены между собой непосредственно, а катоды - через второй коненсатор 8, четвертый 9 и пятый 10тиристоры, аноды которых соединенысоответственно.с катодами тиристоров6 и 7, диод 11, второй вывод для подключения импульсной газоразряднойлампы Э, блок управления 12, к входукоторого подключен датчик тока 13,причем аиоц тиристора 4 соединен санодом тиристора 6 и через последовательно включенные датчик тока 13 идроссель 5 с положительным выводомисточника питания 1. Второй вывод ддяподключения импульсной газораэряднойлампы через вторичную обмотку импульсного трансформатора 14 соединен с45объединенными катодами тиристора 10и диода 1, анод которого соединенс катодом тиристора 9 и положительнымвыводом источника питания 1. Первичная обмотка импульсного трансформато-,ра 14 соединена с, в-одом блока дежурной дуги 15,Блок управления 12 состоит из уз-,ла задержки 16 (фиг. 2), узла срав-нения 17 и трех генераторов 18 в2055импульсов управления тиристорами, Вы,", ход первого генератора 18 соединен суправляющим входом тиристора 4, входвгенератора 19 - с выходом узла сравнения 7, а выход " с входом узлазадержки 16 и управляющими входами тиристоров 6 и 10. Вход генератора20 - с выходом узла задержки 16, авыход - с управляющими входами тиристоров 7 и 9. Причем вход узла сравнения 17 соединен с датчиком тока 13.Устройство для питания импульсной газоразрядной лампы работает следующим образом.Перед началом формирования в импульсной гаэоразрядной лампе Э импульса тока накачки конденсатор 8 заряжается от вспомогательного маломощного источника питания от напряжения приблизительно равного рабочему напряжению лампы (+20 Х). В дальнейщем этот вспомогательный источникспитания в работе схемы участия не принимает, поэтому на фиг. 1 не пока" зан, (Онденсатор 2 заряжается от источника питания 1 до напряжения 1, (фиг. 3), причем допускается значительный разброс этого напряжения от импульса к импульсу (+207). В импульсной газоразрядной лампе 3 с помощью поджигающего трансформатора 14 инициируется искровой разряд, блок дежурной дуги 15 переводит его в маломощный дуговой разряд который поддерживается затем в течение всеговремени работы устройства. Ток этого дугового разряда (ток дежурной дуги),протекаюций через лампу 3 на три порядка меньще тока накачки, поэтомуна фиг. 3 он не показан.В момент времени 10 на управляю щий электрод тиристора 4 проходит отпирающий импульс из блока управления 2. Тиристор 4 включается и кон,ценсатор 2 разряжается на дроссель 5. В момент 1, когда ток . в дросселе 5 достигает заданного значения 1 равного л 0,81 , блок управления 2, получив сигнал О токе 1 в дросс ле 5 с помощью датчика тока 3 вырабатывает отпираюций импульс, поступаюций на управляющие электроды тиристоров 6 и 10. Последние включаются, конденсатор 8, заряженный до напряжения 0, разряжается по контуру тиристор 10 - вторичная обмотка трансформатора 14 " лампа 3 - конденсатор 2 - ти-. ристор 4 - тиристор б. При этом, на" чиная с момента С, в лампе 3 формируется фронт импульса тока накачки, а через тиристор 4 протекает ток, равный разности х- 7 ак как в кон515 денсаторе 8 запасается энергия, необходимая лишь для формирования фронта импульса тока 1 накачки, то его емкость невелика и фронт импульса тока д 1, крутой, Это приводит к уменьшению потерь энергии и уменьшению нагрева активного элемента лазера при формировании импульса тока 14 накачки и повышению КПД устройства,63577 В момент С, когда токв лампе 3 достигает значения тока д в дросселе 5 (фиг, 3), тиристор 4 выключа 3 ется вследствие того, что к нему прикладывается обратное напряжение конденсатора 8. Разряд конденсатора 2 поэтому прекращается и с моментаконденсатор 2 нцовь начинает заряжаться от источника питания 1, Несмотря на то что начальное напряжение О, заряда конденсатора 2 может изменяться от импульса к импульсу,в широких пределах, энергия, запасенная в дросселе 5 к моменту , не изменяется от импульса к импульсу. Это объясняется тем, что нключецие в момент тиристоров 6 и 10 происходит всегда при одном и том же фиксированном заданном значении 1токав дросселе 5. Следовательно, и выключение тиристора 4 через ццтернал временипроисходит при одном и том же. значении тока 1в дросселе 5, то есть энергия, запасенная в дросселе 5 к моменту Т, Неизменна от импульса к импульсу, хотя н состав устройства цс ВхОДит стабцлиэирОВаццый источник питания, Исключецие стабилизированного источника питания позволяет упростить схему и конструкцию устройства, повысить надежность его работы. Токдросселя 5 (фиг, 3) с момента времени 1 замыкается по следующему контуру: тиристор 6 - конденсатор 8 - тиристор 10 - нторичцая обмотка трансформатора 14 - лампа 3, В лампе 3 формируется с моментавершина импульса накачки (фцг. 3).в основном за счет энергии дросселя 5, Регулировка амплитуды импульса тока накачки Й 20 Е) производится изменением в блоке управления 12 величины тока 1 , От этой нелцчццы зависит момент С в который блок управления 12ввыдает импульсы ца включение тиристоров 6 ц 10. Более глубокая регулировка тока цакачк достигается изменением емкости конденсатора 2,В момент с, возццкцонецця цмпуиьсл 1лазерной генерации формирование вершины импульса тока 11 в лампе 3 заканчивается, Для этого блок управления вь 1 дает отпирающце импульсы на управляющие электроды тиристоров 7 и 9,которые включаются. Так как к моментунапряжение конденсатора 8 сменяет знак (фиг. 3), то при включениитиристора 7 к тиристору 6 прикладывается обратное напряжение конденсатора 8, к тиристору О также прикладывается обратное напряжение конденсахрра 3 через тиристор 9 и дйод 1,Тиристоры б н 10.вследствие этогозакрывантся, а ток 1. дросселя 5 смомента С э замыкается по новому контуру:.тирцстор 7 - конденсатор 3 " 20 тиристор 9. В момент й лампа 3 исключается из контура протекания тока1.дросселя 5 и ток 14 через неепрактически мгновенно прекращается(фиг, 3) . Это повышает (11 Д устройства 25 и уменьшает нагрев активного элементалазера, так как протекание тока черезлампу после возникновения импульсалазерной генерации приводит к бесполезным потерям энергии и излишнему 30 нагреву активного элемента лазера.Электромагнитная энергия дросселя 5,содержащаяся в нем к моменту С, пе"реходцт на интервале времени(Фцг. 3) в электростатическую энергиюконденсатора. Напряжение 11 конденсатора 3 сначала вновь меняет знак, азатем достигает исходного значения 0(Фиг. 3). Обратное напряжение на конденсаторе 3 прцблиэнтельцо на порядок 40 меньше начального напряжения У, поэтому конденсатор 3 работает в режимечастичного, а не полного переэаряда,что увеличивает его срок службы и надвкцость работы, а следовательно, по выкает надежность устроцства в целом.1(ондецсатор 3 к началу формирования каждого импульса накачки заряжается до одного и того же напряжения,.хотя н схеме устройства нет мощногб 50 высоковольтного стабилизированногоисточника питания, Исключение такогоисточника питания позволяет упроститьустройство для питания импульснойгазоразряцной лампь 1 и повысить его 55н;:дс ность, так как мощцый высоково"ьтцый стабилцзироваццый источникпитания является Наиболее сложным ицацмсцес цадежцым узлом устройства,определяющим сложцость и надежностьустройства в целом, В момент Ф цикл работы устройства заканчивается,Необходимо отметить,.что выше опи" сан не первый после включения устрой" ства цикл его работы, а любой,.начиная с четвертого, пятого цикла, поскольку принципиально работа устройства в первых нескольких циклах не от,личается от описанной, а начальное напряжение заряда конденсатора 8, а следовательно, и амплитуда импульса тока х накачки приходят к устано" вившимся значениям за несколько цик" лов работы, 15Следующий цикл работь устройства для питания импульсной газоразрядной лампы начинается по истечении с мо" мента й периода следования импульсов о токанакачки. Блок управления ге" иерирует отпирающий импульс, который поступает на управлякций электрод ти" ристора 4, далее работа схемы анало" , гична опиоанной, 25 дрмула изобретенияфУстройство для питания импульсной газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, к положительному выводу которого подключена одноименная обкладка первого конденсатора и первый вывод для подключения импульсной газоразрядной 135 лампы, с отрицательным выводом источ" ника питания соединена другая обклад" ка первого конденсатора и связан ка" тод первого тиристора, дроссель, второй и -четий тиристоры, аноды которыхсоединены между собой непосредственно, а катоды - через второй конденсатор, четвертый и пятый тиристоры,аноды которых соединены соответственно с катодами второго и третьего тиристора, диод, второй вывод для подключения импульсной газоразряднойлампы, блок управления, к входу которого подключен датчик тока, о т л и, -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения 1(ПД и надежности устройства,аноды первого, второго и третьего тиристоров объединены и соединены черезпоследовательно включенные датчик тока и дроссель с положительным выводомисточника питания, второй вывод дляподключения импульсной газоразрядиойлампы связач с соединенными между со-.бой катодами пятого тиристора и диода,анод которого соединен с катодом четвертого тиристора и положительным выводом источника питания, а блок управления выполнен в виде узла задержки,узла сравнения и трех генераторов импульсон управления тиристорами, ны"ход первого из которых соединен суправляющим входом первого тиристора,вход запуска второго генератора с выходом узла сравнения, а выход с входом узла задержки и упранляющими входами второго и пятого тиристорон,вход запуска третьего генератора свыходом узла задержки, а выход с управляющими входами третьего и четвертого тиристоров, причем вход узласравнения соединен с входом блока упр авленпл .