Устройство для формирования импульсов тока

осударстеенньа комнте СССР елам нзсбретеннйи отхрьпнй Опубликовано 25.02,79,Бюллетень %7.Дата опубликования описания 28,02,79 621.3) Авторы изобретени ир Заявител Орд дового Красного Знамени институт физики АН Белорусской ССР 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЪСОВ ТОКА Наибопее близким сущности к предпоже ройство дпя формиров через импульсную га накачки активного те щую в режиме часто по техническойному является устания импульсов токоразрядную лампуа ОКГ, работаюповторяющихся Изобретение относится к обпасти квантовой электроники и может быть спопьзовано дпя формирования часто- повторяющихся импульсов тока с крутым задним фронтом через импупьсную газо- разрядную лампу накачки активного тепа оптического квантового генератора ОКГ),Известно устройство дпя формироания импульсов тока через газоразрядную пампу, содержащее емкостной накоитепь, разрядный дроссепь, импупьсную азоразрядную лампу, тиристор, электромотор и дисковый прерыватель светового отока с синхродатчиксм 1.Однако оно имеет низкий КПБ, не беспечивает требуемого теплового режима работы пампы, что снижает срок пужбы ламп. вспышек, содержащее емкостной накопи.тель, катушку индуктивности, управлявмый кпючевой бпок, компаратор уровня,триггер, две схемы совпадения, бпокзажигания н задатчик частоты следования вспышек 2,Пенью изобретения явпяется упучшение теппового режима устройства и псьвышение КПО.Дпя этого предпоженное устройствоснабжено управляемым выпрямителем,выпопненным на встречно-параппепьновключенных тиристорах, управпяемымформирователем синхросигнапов, симиотором и бпоком регулируемой задержки.Силовой вход управпяемого выпрямителяподктпочен к выходу ключевого блока,силовой выход - к общей точке емкосъного накопитепя и катушки индуктивности, а управпяющие электроды тйристоровчерез схемы совпадения подкпючены кформирователю синхросигнапов, управпяющий вход которого через компараторуровня подкпючен к общей точке емкосъного накопителя и катушки индуктнвнос 649182ти, к другой точке которой параллельно емкостному накопитепю и кпеммам дпя подкпючения пампы включен симистор. Управпяюший эпектрод поспеднего через бпок регулируемой задержки соединен со входом задатчика частоты следования вспышек и блоком зажигания, а через бпок регупиремой задержки и триггер - со схемами совпадения.На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2-8 - временные диаграммы, характеризующие изменение напряжения и токов в различных узлах устройствана фиг. 2 - диаграмма напряжения на кпеммах источника переменного напряжения; на фиг. 3 - диаграмма напряжения на выходе задатчика частоты; на фиг, 4,5- диаграммы напряжений на выходах формирователя синхросигнапов; на фиг, 6- диаграмма напряжения на емкостном накопителе; на фиг, 7 - диаграмма тока через импупьсную лампу; на фиг. 8 - диаграмма тока через симистор).Устройство содержит управляемый кпючевой бпок 1, емкостный накопитепь 2, подкпюченный к кпючевому блоку 1 через управляемый выпрямите пь, состоящий из встречно-параппепьно соединенных тиристоров 3 и 4, параппепьно соединенные симистор 5 и газоразрядную лампу 6, подкпюченные к емкостному накопителю через катушку индуктивности 7, схемы совпадения 8 и 9, связанные импупьсными входами с соответствующими выходными цепями формирователя синхросигнапов 10, а потенциапьными входами - с соответствущющими выходными цепями триггера 11. Устройство содержит также компаратор уровня 12, соединенный управпяющим входом с емкостным накопителем 2, а выходами - с ключевым бпоком 1 и формироватепем синхросигналов 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 управпяющим 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 осуществпяющий зарядку емкостного накопитепя 2 до заданного уровня напряжения требуемой попярности. Емкостный накопитель 2 служит дпя накодпения зпектрической энергии и поспедующего разряда ее на импульсную лампу 6, которая является источником света накачки активного тепа ОКГ. Катушка индуктивности 7 образует с емкостью накопитепя 2 копебатель ный контур и спужит дпя возврата знергии, 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 сигнапов от формироватепя синхросигнапов 10 на управпяащий 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 достижениинапряжением на емкостном накопитепе 2 заданного уровня. Задатчиком частоты спедования вспышек 13 осуществпяется через бпок 14 поджиг импульсной пампы 6, а также запуск бпока регупируемой задержки 15 и управпение триггером 11 по его счетному входу. Бпок зажигания 14 служит дпя усипения сигнапа, 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 синхронизирующий вход формироватепя 10 подается 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 попупериодам напряжения сети, а на другом выходе- пачки импупьсов в интервапах, соответствующих отрицатепьным попупериодам, При снятии разрешающего сигнапа с управпяющего входа формироватепя 10 генерация импупьсов прекращается. Начапо генерации пачки импуоьсов на щв 649182бом из выходов возможно лишь синхронно с переходом сетевого напряжениячерез нулевое значение. Частота импульсов в пачке допжна быть выше частаты питающей сети и равна 15 кГц. 5Предложенное устройство работаетследующим образом.В начальный момент времени 1 о когда емкостной накопитель не зарякен,компаратор уровня подает разрешающий 10сигнал на ключевой блок 1 и формирователь синхросигнапов 10, а триггер 11подает разрешающий сигнал на одну изсхем совпадения, например схему совпадения 8. Зарядка же емкостного накопитепя начинается лишь с момента 11синхронного с переходом питающего напряжения через нудь, когда с формирователя синхросигналов 10 на управпяс 1ший электрод тиристора 3 начинает псьступать серия кмпупьсов. Процесс зарядки емкостного накопителя 2 продолжается до моментакогда напряжениена накопителе достигает требуемой величины+О В этом момент компараторуровня 12, снимает разрешающий сигналс ключевого бпока 1 и формирователясинхросигнапов 10. Ключевой блок 1запирается; что прерывает процесс зарядки емкостного накопитепя 2. Одновре 36менно формирователь синхросигнапов 10прекращает генерацию управляющих импульсов. В таком состоянии устройствонаходится до момента 1 когда с выхода задатчика частоты 13 на вход бпо 35ка зажигания поступает импульс, Этотсигнал, будучи усиленным блоком 14,инициирует разряд емкостного накопитепя 2 через катушку индуктивности 7 на40импульсную газоразрядную пампу 6,Одновременно осуществляется запуск блока регулируемой задержки 15 и переводтриггера 11 в другое;устойчивое положение. В момент 1 определяемый4длительностью задержки, триггер11 (когда процесс разряда емкостногонакопителя 2 на импульсную пампу 6еще не закончился), на управляющийэлектрод симистора 5 поступает импульс.Симистор 5 отпирается, его сопротивпение становится значительно меньшим,чем внутреннее сопротивление лампы,и дальнейший разряд емкостного накопителя 2 продолжается через катушкуиндуктивности 7 и симистор 5, минуяимпульсную 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 14-1 возвращается в емкостной накопитель 2, перезаряжая последний до некоторого значения напряжения У 1 с полярностью, обратной первоначальной,С момента 1 когда на клеммах А-А начинает возрастать по абсолютной величине отрицатепьное напряжение (см, фиг. 2), на упраю. пякепий эпектрод тиристора 4 с выхода формирователя 10 через открытую по потенциалу схему совпадения 9 поступает серия управляющих импульсов. Процесс дозарядки емкостного накоиитепя 2 продолжается до момента 1 когда напряженне на накопителе принимает требуемое значение -Юз равное по3.абсолютному значению вепичине .+Ц но обратное по полярности. С моментакомпаратор уровня 12 снимает разрешающие сигналы с управнюящих входов ключевого блока 1 и формирователя 10, Ключевой бпок запирается и прекращает процесс зарядки емкосэного накопителя. Тиристор 4 также запирается. Одновременно формирователь синхросигнапов 10 прекращает подачу серии импульсов на управляющий эпекърод тиристора 4 через открытую схему совпадения 9, В таком состоянии устройство находится до момента 18 когда с выхода задатчиха частоты 13 на вход блока зажигания 14 поступает импульс, инициирующий разряд емкостного накопителя 2 на газоразрядную пампу 6, При этом направление тока через импульсную пампу противоположно направлению тока в предыдущей вспышке, В этот же момент 18 осуществляется запуск блока регулируемой задержки 15 и перевод триггера в первоначальное устойчивоеположение. В момент 1 д "С 8 фзоД когда процесс разряда емкостйого йакопитепя 2 на лампу 6 еше не закончился, на управляющий электрод симистора 5 с выхода блока регулируемой задержки 15 поступает импульс-с. Симистор 5 ам пирается и шунтпрует своим низким см противлением импульсную пампу 6, С моментаразряд через импульсную газоразрядную пампу практически прекращается. Энергия же, не израсходован ная за времч вспышки, в результате колебательного процесса в контуре 2-7 через открытый симистор 5 за интервап времени- 1,0 возвращается в емкостной накопитель 2, что обеспечиваетвысокий КГЩ устройства. При этом накопитель 2 подзаряжается до некоторогозначения напряжения Ф о 1 первоначапьнойполярности (показано на фиг. 1 безскобок). Поспе дозярядки емкостного накопитепя до напряжения + П устройствоготово к следующему циклу работы,Плавная регупировка дпительностиимпульса тока через газоразрядную лампу осуществпяется перстройкой блокарегупируемой задержки 15 (т, е, изменением дпитепьности э ),Величинамаксимапьной задержки 1 зс, щдхс должнабыть меньше дпительности полного разряда емкостного накопителя 2 на импупьсную пампу 6, Плавная регулировкаэнергии, накапливаемой в емкостномнакопителе 2 к моменту вспышки, осуществпяется перестройкой компараторауровня 12. Плавная регулировка частотыспедования вспышек осушествпяетсяперестройкой задатчика частоты 13.В устройстве имеется электроннаясистема бпокировки, искпючаюшая возможность подачи импупьса поджига нагазоразрядную пампу в те интервапы времени, когда процесс зарядки емкостнсго накопителя еще не закончен. Устройство содержит также систему первоначальной синхронизации триггера 1 1 снапраяжением питаюшей сети, обеспечивающую четкий запуск всего устройства и его работу при высоких (до,частоты питающей сети) частотах спедования вспышек.Таким образом, предпоженное устройство при питании газоразрядной пампы обеспечивает формирование импушсов тока с крутым задним фронтом иавтоматически чередующейся попярностью.Использование симистора, формироватепя синхросигнапов, блока регупируемойзадержки и управпяемого выпрямителя,состоящего из двух встречно-параппепьно соединенных тиристоров, позвопяетувеличить срок спужбы, упучшить .епповой режим работы и повысить допустимуюсреднюю мощность рассеяния импульсной газоразрядной пампы, а также исключить необходимость интенсивного отвода рассеиваемого теппа из устройстваи повысить его КПД,Сбпасть применения предложенного изобретения не ограничивается пишь питанием ламп накачки ОКГ. Оно может быть использовано также дпя возбужден. ния и исследования люминесценции, в стробоскопической и кинопроекционной аппаратуре, в мощных имиупьсных фотоссветитепьных устройствах.ф о р м у л а изобретения16 Устройство для фсрмирования импульсов тока через импульсную газоразрядную пампу накачки активного тела оптического квантового генератора, работающую в режиме часто повторяющихся 15вспышек, содержащее емкостной накопитепь, катушку индуктивности, управпяемый ключевой бпок, компаратор уровня,триггер, две схемы совпадения, бпокзажигания и задатчик частоты спедова Ония вспышек, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью улучшения тепповогорежима устройства и иовышения КПЛоно снабжено управляемым выпрямителем, выпопненным на встречно-параппепьно вкпюченных тиристорах, управпяемым формирователем синхросигналов,симистором и блоком регупируемой задержки, причем синовой вход управпяемого выпрямитепя подключен к выходукпючевого блока силовой выход - кобщей точке емкостного накопитепя икатушки индуктивности, а управляющиеэлектроды тиристоров через схемы совпадения подкпючены к формирователюсинхросигнанов, управпяюший вход которого через компаратор уровня подкпючен к общей точке емкостного накопитепя и катушки индуктивности, к другой точке которой параллельно емкостному накопитепю и клеммам дпя подключения пампы вкпючен симистор, управпяюший электрод которого через бпок регулируемой задержки соединен со вхсь.дом задатчика частоты спедования вспышек и блоком зажигания, а через блок регулируемой задержки и триггер-со схемами совпадения.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе