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

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

Известно импульсное лазерное устройство, содержащее зарядные конденсаторы, соединенные с блоком для управления зарядом, разрядные лампы, которые соединены с конденсаторами и разряжаются накопленным на конденсаторах напряжением под действием тригерного сигнала, лазерный генератор, возбуждаемый световыми импульсами накачки от ламп, разрядную схему, которая соединена с конденсаторами и при разряде ламп разряжается напряжением, накопленным конденсаторами [1].

Известен источник питания для лазерного генератора, содержащий источник постоянного тока, который изменяет выходное напряжение путем управления фазой переменного тока, блок для заряда нескольких конденсаторов, соединенных параллельно с источником через соответствующие диоды, блок постоянного опорного напряжения, фиксирующий требуемое напряжение заряда каждого конденсатора, блоки, которые регистрируют и усиливают соответствующие разностные напряжения между опорным напряжением блока и напряжением на каждом конденсаторе, блок для модуляции полного сопротивления, соединенный параллельно с блоками, блок, формирующий импульсы регулировки фазы для управления фазой тиристоров по сигналу с блока [2].

Недостатком известных устройств является их низкая эффективность из-за низкой энергии накачки.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является лазерное генераторное устройство, содержащее лампу-вспышку, обеспечивающую световую накачку лазерного элемента; дополнительный источник питания с высоким выходным полным сопротивлением, который в обычном состоянии подает небольшой постоянный ток на лампу-вспышку; основной источник питания с низким выходным полным сопротивлением, который через коммутирующий блок соединен с лампой-вспышкой; блок, который при повторении световых импульсов увеличивает выходное напряжение основного источника питания в начальный момент излучения лампы-вспышки [3].

Недостатком известного устройства является невозможность получения высокой выходной мощности ОКГ из-за низкой энергии накачки лампы ОКГ.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности накачки за счет удвоения напряжения на импульсной лампе ОКГ при том же напряжении основного источника питания, а также в уменьшении длительности накачки.

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 тиристоры, дроссель, резистор, диод, первый, второй и третий конденсаторы, при этом последовательно соединенные первый тиристор и диод подключены параллельно источнику питания, второй конденсатор, а также последовательно соединенные первый конденсатор и резистор подключены параллельно диоду, последовательно соединенные дроссель и второй тиристор подключены параллельно третьему конденсатору, установлены последовательно со вторичной обмоткой трансформатора поджига, импульсной лампой и первым тиристором и подключена параллельно источнику питания.

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, первый тиристор 2, лампу импульсную 3, трансформатор поджига 4, дроссель 5 и второй тиристор 6, соединенные последовательно, образуя замкнутую цепь; третий конденсатор 7, подключенный параллельно дросселю 5 и второму тиристору 6; к источнику питания 1 и первому тиристору 2 параллельно подключены диод 8, второй конденсатор 9 и последовательно соединенные первый конденсатор 10 и резистор 11.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом. Открывается первый тиристор 2 и первоначально замыкает цепь источник питания 1 - первый конденсатор 10 - резистор 11. С помощью импульса, сформированного трансформатором поджига 4, импульсная лампа 3 приводится в проводящее состояние. Осуществляется заряд третьего конденсатора 7 от источника питания 1 до напряжения, равного напряжению источника питания U_пит. В процессе заряда третьего конденсатора 7 зарядный ток уменьшается, что приводит к погашению лампы 3 и, как следствие этого, закрытию первого тиристора 2. Далее при открывании второго тиристора 6 происходит перезаряд третьего конденсатора 7 через дроссель 5 и второй тиристор 6 до первоначального напряжения обратной полярности. Таким образом, источник питания 1 и заряженный третий конденсатор 7 оказываются включенными последовательно и на импульсный лампе 3 формируется удвоенное напряжение U_пит. При следующем цикле горения лампы импульсной 3 заряд третьего конденсатора 7 будет проходить от -U_пит до +U_пит.

В этом случае энергия на лампе импульсной 3 будет определяться

где С₃ - величина емкости третьего конденсатора,

W - энергия накачки,

U_пит - напряжение источника питания.

Из этого выражения следует, что при заданной энергии накачки можно значительно уменьшить емкость накопительного третьего конденсатора и, следовательно, уменьшить длительность импульса накачки.

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 второго конденсатора 9, который может быть выполнен на основе конденсатора КВИ - 4700-12 кВ. В качестве первого 10 и третьего 7 конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа К75 - 40.

Предложенная схема накачки лампы ОКГ позволяет осуществлять работу импульсной лампы с частотой 25-30 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. Малый 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 № 58-45838, МКИ H 01 S 3/092, 1983 г.

2. Япония, заявка № 60-26316, МКИ H 01 S 3/092, 1985 г.

3. Япония, заявка № 60-28154, МКИ H 01 S 3/092, 1985 г. (прототип).

4. Белостоцкий Б.Р. и др. "Основы лазерной техники" под ред. Ак. Прохорова А.М., 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 содержит источник питания, лампу импульсную, трансформатор поджига, тиристоры, дроссель, резистор, диод, конденсаторы. Первый тиристор и диод подключены параллельно источнику питания. Второй конденсатор, первый конденсатор и резистор подключены параллельно диоду. Дроссель и второй тиристор подключены параллельно третьему конденсатору. Источник питания выполнен в виде емкостного накопителя. Технический результат - повышение эффективности накачки за счет удвоения напряжения на импульсной лампе ОКГ при том же напряжении основного источника питания, уменьшение длительности накачки. 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 тиристоры, дроссель, резистор, диод, первый, второй и третий конденсаторы, при этом последовательно соединенные первый тиристор и диод подключены параллельно источнику питания, второй конденсатор, а также последовательно соединенные первый конденсатор и резистор подключены параллельно диоду, последовательно соединенные дроссель и второй тиристор подключены параллельно третьему конденсатору, установлены последовательно со вторичной обмоткой трансформатора поджига, импульсной лампой и первым тиристором и подключены к источнику питания.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.