Устройство для питания ламп накачки оптических квантовых генераторов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл, Н 05 В 41/3 22) Заявлено 080274 (2) 1997240/24-07с присоединением заявки23) Приоритет43) Опубликовано 050578. Бюллетень тта 1 еударотоеннын нвяатет авета Мннаотров СССР ао,новая аеоеротвнайн отнрытнй 53) УДК 621.327.032.4 (088.8) 5) Дата опубликования опи,7 2) вторы В.В. Валявко, Б.В. Крылов, В.Л. Маль изобретения и И.Ь. Цысецкий А, Мозг Ордена Трудового Красного Знамени институт ФизикиАН Белорусской ССР и Центральное конструкторское бюропытным производством АН Белорусской ССР(7 Ц Заявители 4)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ЛАМП НЬКЬЧКЕНЕРАТОРОВ апира ние"ительногот отдельноеля, гальвсновной зар Для заряда рабочей батареи конденсеторов до требуемого высокого напряжения (2-3 кВ и выде) оба ключевыхэлемента необходимо составлять из сравнительно большого- числа последовательно соединенных дорогостоящих и деФицнтных тиристоров.При этом для каждого конкретного ключевого элемента необходимо подбирать тиристоры с равньи или, по крайней мере, близким по значению времени срабатывания токами спрямления н обратными сопротивлениями. Кроме то го,тиристоры необходимо шунтировать корректирующими резисторно-емкостньаки. цепочками для коаепенсации разброса их статических и динамических параметров. В этом елучае налагаются жесткие усло" вня на .крутизну переднего Фронта и сии хронность импульсов, поступающих на управляющие электроды тиристоровНесмотря на все эти меры ключевые элементы, собранные из последовательно соединенных тирнсторов, имеют невысо г года Изобретение относится к области квантовой электроники и может исполь зоваться для питания ламп накачки активного тела в оптических квантовых ге" нераторах (ОКГ), работающих в режиме 5 как одиночных, так и часто повторяющихся вспышек, с.плавной регулировкой энергии, разряжаемой на лампу накачки.Известно устройство для питанияламп накачки ОКГ с плавной регулнрав" кой энергии, разряжаемой на лампу. Работа этого устройства основана на накоплении в рабочей батарее конденсаторов требуемого количества энергии, пре. рывания процесса. заряда и последующем тб разряде батареи на лампу накачки, Заряд рабочей батареи происходит от силового выпрямителя через основной управ ляемый вентильный элемент. Прерывание заряда осуществляется благодаря подключению к силовым выводам вентйльного элемента заряженного дополнительного конденсатора с помощью вспомогательного управляемого вентиля. Величина и полярность заряда дополнительного кон" денсатора таковы, что создают на силовых электродах основного тиристорного элемента напряжение, обратное зарядному, бла ря этому достигается ЗО последнего. Заряд дополконденсатора осуществляется го высоковольтного выпрямит анически развязанного от ядной сетикую надежность и часто выходят из строя.Предлагаемое устройство для питания ламп накачки ОКГ, работающих в режиме как Одиночных, так и часто повторяющихся вспыйек, с плавной регулировкой энергии накачки содержит, подобно известнсМу, силовой трансформатор, подключенные к его первичной обмотке индуктивность исиловой ключевой элемент, силовой выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке силового трансформатора и служащий для заряда рабочего конденсатора, разряжающегося на импульсный трансформатор поджига ламп, и пороговый элемент, присоединенный одним входом к рабочему конденсатору.Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что параллельно первой обмотке силового трансформатора и последовательно с силовым ключевьм элементом включена цепочка,состоящая из конденсатора и последовательно с ним включенного вспомогательного. ключевого элемента, выполненного на двух встречно-параллельно соединенных маломощных тиристорах. Управляющий вход вспомогательного ключевого элемента соединен с импульсным выходом порогового элемента, к потенциальному выходу которого подключен генератор управляющих импульсовБлокирующий вход порого. вого элемента присоединен к одному из выходов генератора хронирующих импульсов, другой выход которого подключен к импульсному трансформатору поджига, К управляющему входу силового ключевого, элемента подсоединен выход ГЕнератора управляющих импульсов, запусхающийвход которого соединен с выходом формирователя импульсов, синхронизированных с напряжением питающей. сети.Такое выполнение устройства повышает его надежность.На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства;,на фиг. 2 - графики напряжений в различных точках схемы.Устройство для питания ламп накачки ОКГ содержит силовой трансформатор1, в цепь первичной обмотки котороговключены индуктивность 2 и силовойключевой элемент выполненный на встречно-параллельно соединенных тиристорах3 и 4. Параллельно первичной обмоткесилового трансформатора 1 и последовательно с силовьм ключевьм элементомвключена цепочка, состоящая из вспомогательного ключевого элемента, выполненного на двух встречно-параллельносоединенных малскощных тиристорах 5 и.б и последовательно с ним включенногоконденсатора 7, шунтированного резистором 8, К вторичной обмотке силовоготрансформатора 1 подключен силовойвыпрямитель .9, к выходу которого подсоединен рабочий конденсатор 10, разряжающийся на импульсный трансформа"тор 11 поджига импульсной лампы 12накачки. К рабочему конденсатору 10одним своим входом присоединен пороговый элемент 13, импульсный выход14 которого подсоединен к управляющемувходу вспомогательного ключевого элемента, а потенциальный выход 15 - квходу генератора 16 управляющих импуль сов, выход которого подключен к управ.ляющему входу силового ключевого элемента. Имеет также генератор 17 хронирующих импульсов, один выход 18 которого подключен к импульсному трансформатору 11 поджига, а другой его выход19 - к блокирующему входу пороговогоэлемента 13. Эапускающий вход генератора 16 управляющих импульсов соединенс выходом формирователя 20 импульсов,синхронизированных с напряжением питающей сети.Устройство работает следующим обра.зом. При включении сетевого напряжения(момент Ф 0 на фиг.2) пороговый, элемент 13 через свой потенциальный выход )26 15 подается питающее напряжение на генератор управляющих импульсов 16. Однако генерация в нем начинается лишьс момента С, когда на его запускающийвход с формирователя 20 импульсов пос тупает импульс, синхронный с моментомспада напряжения на выходе выпрямителя9 до нулевого значения.С момента поступления импульсов навход силового ключевого элемента сило вой трансформатор 1 подключается к сети и начинается заряд рабочего конден-сатора 10. Этот процесс продолжаетсядо тех пор, пока напряжение на конденсаторе 10 не достигнет требуемой вели чины 1) (момент времени 1 ). В этотмомент напряжение на потенциальномвыходе 15 порогового элемента 13, питающего генератор 16 управляющих импуль.сов, подается до нулевого значения, и 45 генератор 16 выключается. С импульсного же выхода 14 порогового элемента 13управляющий импульс подается на входвспомогательного ключевого элемента,и в зависимости от полярности напряже" 60 ния сети в данный момент времени открывается один из его тиристоров 5 или Ь.Благодаря этому осуществляется подключение разряженного конденсатора 7 ксиловому входу силового ключевого эле мента. Поскольку разряженный, конденсатор в момент подачи на него напряженияпредставляет собой элемент с сопротивлением, близким к нулевому, потенциалв точке А (фиг, 1) на короткий промежу ток времени практически сравнивается спотенциалом в точке В. Этим самьм достигается надежное запирание открытоготиристора силового ключевого элемента,и прерывание процесса заряда рабочегоконденсатора 10.Индуктивность 2 обеспе.чивает запирание открытого тиристорасилового ключевого элемента,а также за. щищает силовую сеть от импульсных пере грузок и помех.В момент времени 1 с выхода 18 генератора 17 хронирующих импульсов импульсный трансформатор 11 поступает импульс поджига ламп 12 накачки, За промежуток времени 1 -1 происходит разряд рабочего конденсатора. 10 на лампу 12 накачки и напряжение на конден 0 саторе 10 падает, Однако пороговый элемент 13, компарирующий вход которого соединен с рабочим .конденсатором 10, продолжает оставаться в прежнем положении и не подает питающего напряжения на генератор 16 управляющих импульсов, поскольку на блокирующий вход порогового элемента 13 с выхода 19 генератора 17 подается хронирующий импульс (промежуток времени 1 -1 ).Длительность хронирующего импульса должна быть заведомо большей, чем время разряда рабочего конденсатора 10 на лампу накачки активного тела ОКГ. Это исключает возможность срабатывания порогового элемента 13 во время разряда конденсатора 10 и подключения силового трансформатора 1 к сети через силовой ключевой элемент.В момент снятия хронирующего импульса 15) начинается следующий цикл 30 работы всего устройства. Пороговый элемент 13 через свой потенциальный выход 15 подает напряжение на генератор 17 управляющих импульсов. Генерация же в нем, как и в первом цикле, начинается 85 в момент прихода импульса с формирователя 20 импульсов (момент времени 1 ),Резистор 8. служит для разряда конденсатора 7 после запирания открывающегося тиристора вспомогательного клю чевого элементаВ устройстве может быть предусмотрена также электронная схема блокировки (на чертеже не показана),исключающая возможность осуществления вспышки лам пы в случае, если процесс заряда рабочего конденсатора не закончен и силовой ключевой элемент открыт. Частота следования вспышек лампы 12 накачки регулируется перестройкой генератора 17 хронирующих импульсов.Плавная регулировка энергии, разряжаемой на лампу накачки, осуществляется за счет изменения уровня компарирования порогового элемента 13.В устройстве исключена возможность перегрузок зарядных вентилей и силовогс трансформатора, так как заряд рабочего конденсатора начинается синхронно с возрастанием зарядного напряжения от нулевого значения по синусоидальному закону, что дает воэможность отказываться от зарядных токоограничивающих элементов (резисторов), снижающих КПД всего устройства.Формула изобретенияУстройство для питания ламп накачки оптических квантовых генераторов, работающих в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся вспышек, с плавной регулировкой энергии накачки, содержащее силовой трансформатор, подклю. ченные к его первичной обмотке индуктивность и силовой ключевой элемент, силовой выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке указанного трансформатора и служит для заряда рабочего конденсатора, разряжающегося на импульсный трансформатор поджига ламп, и пороговый элемент, присоединенный одним входом к рабочему конденсатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, параллельно первичной обмотке силового трансформатора и последовательно с силовьм ,ключевым элементом включена цепочка, состоящая из конденсатора и последовательно с ним включенного и выполненного на двух встречно-параллельно свесдиненных маломощных тиристорах вспомогательного ключевого элемента, управляющий вход которого соединен с импуль сным выходомпороговогоэлемента, к потенциальному выходу которого подключен генератор управляющих импульсов, блокирующий вход порогового элемента присоединен к одному из выходов генератора хронирующих импульсов, второй выход которого подключен к импульсному трансформатору . поджига, а к управляющему входу силового ключевого элемента подсоединен выход генератора управляющих импульсов, запускающий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, синхронизированных с напряжением питающей сети.517190 и,Составитель М. ЛойшРедактор П. Горькова Техред Н. Бабурка Корректор Н. Ковалева Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,каз 2452/40 Тираж 992 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш