УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКАЧКИ ОКГ Российский патент 2005 года по МПК H01S3/92 H03K3/53 

Предполагаемое изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано при формировании импульсов поджига лазеров.

Известно лазерное устройство, содержащее лазерный элемент, лампу-вспышку, испускающую свет для накачки лазерного элемента, блок электрического питания для разряда лампы-вспышки, обмотку для приложения высокого напряжения, установленную снаружи лампы-вспышки, высоковольтный трансформатор для приложения триггерного напряжения к обмотке, между выводами обмотки и трансформатором установлен разрядник [1].

Известно импульсное светоизлучающее устройство, содержащее источник постоянного тока и накопительный конденсатор, заряжаемый с помощью источника; схема управления зарядом состоит из нескольких переключающих элементов, каждый из которых через соответствующую индуктивность параллельно соединен с конденсатором; зарядно-разрядные конденсаторы подключены к соответствующим элементам со стороны нагрузки и заряжаются независимо друг от друга от конденсатора с помощью схемы; разрядные лампы, через которые разряжаются конденсаторы, генерируют излучение накачки; схема управления разрядом после окончания зарядки конденсаторов подает управляющий сигнал на лампы, обеспечивая их работу; в процессе генерации излучения каждой лампой соответствующий ей переключающий элемент поддерживается в открытом состоянии [2].

Недостатком известных устройств является отсутствие возможности работы лампы в высокочастотном режиме.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является генератор импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядную цепь с высоковольтным вентилем и накопитель, выход которого через управляемую разрядную лампу подключен к нагрузке, к выходу накопителя подключен блок контроля уровня напряжения заднего фронта импульса на накопителе, а его выход подключен к управляющему электроду разрядной лампы [3].

Недостатком известного устройства является низкая его эффективность из-за больших энергозатрат при работе в частотном режиме.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования накачки лампы ОКГ за счет возможного получения на лампе удвоенного напряжения источника питания и сокращения расхода накопленной энергии в рабочем конденсаторе.

В соответствии с предлагаемым изобретением технический результат достигается тем, что устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, лампу импульсную и трансформатор поджига, дополнительно содержит первый и второй дроссели, первый, второй, третий, четвертый и пятый тиристоры, резистор, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой конденсаторы, при этом третий тиристор, второй дроссель, четвертый конденсатор и первый конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания, первый тиристор, первый дроссель, диод и второй конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания, второй тиристор подключен параллельно первому тиристору и источнику питания, третий конденсатор и резистор соединены последовательно между собой и подключены параллельно первому конденсатору, источнику питания и третьему тиристору и параллельно первому дросселю и первому и третьему тиристорам, четвертый тиристор подключен параллельно диоду, резистору и третьему конденсатору, кроме того, пятый тиристор, пятый и шестой конденсаторы соединены параллельно между собой и подключены параллельно четвертому конденсатору, импульсной лампе и вторичной обмотке трансформатора поджига, соединенным последовательно между собой, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига установлены параллельно четвертому и пятому конденсаторам.

Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.

Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для накачки ОКГ, на фиг.2 - электрическая схема устройства.

Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания 1, подключенные к нему последовательно соединенные третий тиристор 2, второй дроссель 3, лампу импульсную 4, вторичную обмотку трансформатора поджига 5, шестой конденсатор 6, диод 7 и второй конденсатор 8; при этом шестой конденсатор 6 соединен параллельно с пятым конденсатором 9 и параллельно с пятым тиристором 10; последовательно установленные первый тиристор 11, первый дроссель 12 и первый конденсатор 13 подключены параллельно источнику питания 1; второй тиристор 14 соединен параллельно первому тиристору 11 и источнику питания 1; третий конденсатор 15 соединен последовательно с резистором 16 и подключены параллельно второму дросселю 3 и четвертому конденсатору 17; четвертый тиристор 18 подключен параллельно диоду 7, резистору 16 и третьему конденсатору 15.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом. При включении первого тиристора 11 происходит заряд первого 13 и второго 8 конденсаторов через первый дроссель 12 и диод 7 до напряжения ˜U_пит. После включения второго тиристора 14 первый конденсатор 13 перезаряжается и меняет полярность. Напряжения на источнике питания 1 и на первом конденсаторе 13 складываются:

При открывании третьего 2 и пятого 10 тиристоров и наличии импульса поджига суммарное напряжение прикладывается к импульсной лампе 4. Горение лампы продолжается до момента включения четвертого тиристора 18, который подключает заряженный второй конденсатор 8 к катоду третьего тиристора 2. Закрывание третьего тиристора 2 приводит к отсечке тока в импульсной лампе 4. Процесс накачки заканчивается. После отсечки тока импульсная лампа 4 некоторое время продолжает оставаться в проводящем состоянии, что резко сокращает частоту повторения импульсов излучения ОКГ. Пятый тиристор 10 вводится для увеличения частоты повторения излучения лампы; он закрывается в момент отсечки тока в лампе. Отсекая проводящую лампу, он тем самым дает возможность повторного заряда первого 13 и второго 8 конденсаторов с последующей накачкой очередного излучателя. Четвертый 17, пятый 9 и шестой 6 конденсаторы образуют контур прохождения импульса поджига вместе с лампой импульсной 4 и трансформатором поджига 5. Для накачки лампы ОКГ необходим источник питания мощностью в несколько меговатт (в зависимости от типа лампы), который может быть построен на основе химических источников тока по комбинированной схеме с использованием в качестве обострителя мощности и источника высоковольтного напряжения батарей молекулярных конденсаторов, выполняющих функции буферного источника энергии для заряда молекулярных конденсаторов. Батареи молекулярных конденсаторов создаются на базе емкостных накопителей типа МНЭ - 3/60 или 24ПП - 30/0,003; аккумуляторные батареи - 10НКБ - 90, как буферный источник энергии.

Трансформатор поджига 4 представляет собой импульсный трансформатор, на первичную обмотку которого подается импульс U1=4,5 кВ длительностью 3,4 мкс, а на вторичной обмотке формируется импульс поджига U2=30-35 кВ той же длительности. Защита схемы от высоковольтного импульса поджига осуществляется с помощью четвертого конденсатора 17, который может быть выполнен на основе конденсатора КВИ-4700 - 12 кВ. В качестве первого 13 и второго 8 конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа К75-40.

Предложенная схема накачки лампы ОКГ позволяет осуществлять работу импульсной лампы с частотой ˜100 Гц, в то время, как известные схемы позволяют работать с частотой 2-3 Гц.

Из вышеприведенного следует, что предложенные технические решения имеют преимущества по сравнению с известными, а именно:

1. Обеспечение частотного режима работы ОКГ за счет уменьшения времени отключения лампы с увеличением частоты повторения генерации лампы.

2. Увеличение выходной мощности ОКГ.

3. Экономное расходование энергии источника питания за счет удвоения его напряжения на лампе импульсной.

4. Формирование импульсов накачки требуемой длительности и мощности.

5. Малые вес и габариты устройства.

Следовательно, предложенное устройство при использовании дает новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования устройства накачки импульсной лампы ОКГ.

По материалам заявки в данное время на предприятии изготовлен макетный образец устройства, который при испытаниях подтвердил достижение вышеуказанного технического результата.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Япония, заявка № 59-33276, МКИ Н 01 S3/092, 1984 г.

2. Япония, заявка № 57-16514, МКИ Н 01 S3/092, 1982 г.

3. Авторское св. СССР № 785962, МКИ Н 03 К 3/53,1980 г. (прототип).

4. Белостоцкий Б.Р. и др. «Основы лазерной техники» под ред. ак. Прохорова A.M., Москва, «Сов. Радио», 1972 г.

5. Шмелев К.Д., Королев Г.В. «Источники электропитания лазеров» под ред. Вакуленко В.М., Москва, Энергоиздат, 1981 г.

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в формирователях импульсов поджига лазеров. Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания, лампу импульсную и трансформатор поджига, дроссели, тиристоры, резистор, конденсаторы. Третий тиристор, второй дроссель, четвертый конденсатор и первый конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания. Первый тиристор, первый дроссель, диод и второй конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания. Второй тиристор подключен параллельно первому тиристору и источнику питания. Третий конденсатор и резистор соединены последовательно между собой и подключены параллельно первому конденсатору, источнику питания и третьему тиристору и параллельно первому дросселю и первому и третьему тиристорам. Четвертый тиристор подключен параллельно диоду, резистору и третьему конденсатору. Пятый тиристор, пятый и шестой конденсаторы соединены параллельно между собой и подключены параллельно четвертому конденсатору, импульсной лампе и вторичной обмотке трансформатора поджига. Лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига установлены параллельно четвертому и пятому конденсаторам. Технический результат - повышение эффективности использования накачки лампы ОКГ за счет возможного получения на лампе удвоенного напряжения источника питания и сокращения расхода накопленной энергии в рабочем конденсаторе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, лампу импульсную и трансформатор поджига, отличающееся тем, что в него введены первый и второй дроссели, первый, второй, третий, четвертый и пятый тиристоры, резистор, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой конденсаторы, при этом третий тиристор, второй дроссель, четвертый конденсатор и первый конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания, первый тиристор, первый дроссель, диод и второй конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно источнику питания, второй тиристор подключен к соединенным первому тиристору и источнику питания, третий конденсатор и резистор соединены последовательно между собой и подключены параллельно последовательно соединенным первому конденсатору, источнику питания и третьему тиристору, четвертый тиристор подключен параллельно последовательно соединенным диоду, резистору и третьему конденсатору, кроме того, пятый тиристор, пятый и шестой конденсаторы соединены параллельно между собой и подключены параллельно четвертому конденсатору, импульсной лампе и вторичной обмотке трансформатора поджига, соединенным последовательно между собой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.