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

Предлагаемое 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 элемента, блок электрического питания для разряда лампы-вспышки, обмотку для приложения высокого напряжения, установленную снаружи лампы-вспышки, высоковольтный трансформатор для приложения тригерного напряжения к обмотке; между выводами обмотки и трансформатора установлен разрядник [1].

Известно импульсное лазерное устройство, содержащее два зарядных конденсатора, 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 [2].

Недостатком известных устройств является их низкая эффективность из-за невозможности получения высокого напряжения на лампе. Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является генератор мощных импульсов напряжения, содержащий накопитель энергии, основной и вспомогательный коммутаторы, входы которых подсоединены к одному из выводов накопителя энергии, и импульсный трансформатор с подсоединенной к вторичной обмотке трансформатора нагрузкой, средняя точка первичной обмотки которого соединена со вторым выводом накопителя энергии, а один конец первичной обмотки соединен с входом основного коммутатора, выход вспомогательного коммутатора соединен с другим концом первичной обмотки импульсного трансформатора через параллельно соединенные резистор и конденсатор [3].

Недостатком известного устройства является малая его эффективность из-за недостаточно высокого напряжения накачки.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования лампы ОКГ за счет увеличения напряжения накачки лампы.

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, диод, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый тиристоры, при этом первый и второй тиристоры установлены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные первый дроссель, четвертый тиристор, третий конденсатор и первый конденсатор подключены к источнику питания, соединенные последовательно третий тиристор и второй конденсатор подключены параллельно четвертому тиристору и третьему конденсатору, диод и пятый тиристор подключены параллельно второму конденсатору, четвертый конденсатор подключен параллельно третьему конденсатору и параллельно лампе импульсной и соединенной последовательно с ней вторичной обмотке трансформатора поджига.

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, на фиг.3 - временная диаграмма напряжений, поясняющая работу устройства.

Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания 1, к которому подключены последовательно первый дроссель 2, четвертый тиристор 3, лампу импульсную 4, вторичную обмотку трансформатора поджига 5 и первый конденсатор 6; первый 7 и второй 8 тиристоры соединены последовательно и подключены к источнику питания 1; второй дроссель 9 установлен параллельно первому конденсатору 6 и второму тиристору 8; третий конденсатор 10 и четвертый конденсатор 11 установлены параллельно между собой и параллельно лампе импульсной 4 и вторичной обмотке трансформатора поджига 5; третий тиристор 12 установлен последовательно с параллельно связанными между собой диодом 13, вторым конденсатором 14 и пятым тиристором 15 и подключен параллельно к четвертому тиристору 3 и третьему конденсатору 10.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом. При открывании первого тиристора 7 происходит резонансный заряд первого конденсатора 6 от источника питания 1 через второй дроссель 9 до напряжения, превышающего напряжение источника питания U_пит в 1,5˜1,7 раза. Далее, при открывании второго тиристора 8 первый конденсатор 6 через второй дроссель 9 перезаряжается до обратного напряжения, равного с учетом потерь на перезаряд ˜1,5 U_пит. В результате проведенной коммутации напряжение источника питания и напряжение на первом конденсаторе 6 суммируются U_пит+U_Cl˜2,5 U_пит. При открывании четвертого тиристора 3 суммарное напряжение подключается к нагрузке - лампе импульсной 4; происходит перезаряд первого конденсатора 6 от -1,5 U_пит до +U_пит через лампу импульсную 4. При переходе напряжения на первом конденсаторе 6 через 0 четвертый тиристор 3 принудительно закрывается и лампа 4 гаснет. Выключение четвертого тиристора 3 происходит за счет падения напряжения на его аноде при открывании третьего тиристора 12. Третий тиристор 12 включает шунтирующую емкость - второй конденсатор 14. Заряженный до полного напряжения третий конденсатор 10 начинает разряжаться через открытые третий 12 и четвертый 3 тиристоры и второй конденсатор 14; обратный ток через тиристор обеспечивает его закрытие. С закрытием четвертого тиристора 3 прекращается формирование импульса накачки. Пятый тиристор 15 включается, чтобы разрядить второй конденсатор 14 к следующему циклу работы. Четвертый конденсатор 11 осуществляет замыкание цепи импульса поджига. Диод 13 установлен для защиты пятого тиристора 15 от выброса напряжения. Первый дроссель 2 обеспечивает снижение броска тока при закрытии тиристора. Для накачки лампы ОКГ необходим источник питания мощностью в несколько мегаватт (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.

На фиг 3 приведена диаграмма временной расстановки запускающих импульсов и напряжений на конденсаторах, поясняющая работу устройства.

Трансформатор поджига 5 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 11, который может быть выполнен на основе конденсатора КВИ - 4700-12 кВ.

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. Повышение напряжения на импульсной лампе в 2,5 раза.

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

3. Увеличение выходной мощности ОКГ.

4. Экономное расходование энергии источника питания в результате резонансного перезаряда конденсатора.

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. Авторское св. Япония № 59-33276, МКИ Н 05 В 41/30, 1984 г.

2. Авторское св. Япония № 58-45838, МКИ В 23 К 26/00, 1983 г.

3. Авторское св. СССР № 604138, МКИ Н 03 К 3/53,1978 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 и трансформатор поджига, дроссели, диод, конденсаторы, первый, второй тиристоры. Первый и второй тиристоры установлены последовательно и подключены к источнику питания. Первый дроссель, четвертый тиристор, третий конденсатор и первый конденсатор подключены к источнику питания. Третий тиристор и второй конденсатор подключены параллельно четвертому тиристору и третьему конденсатору. Диод и пятый тиристор подключены параллельно второму конденсатору. Четвертый конденсатор подключен параллельно третьему конденсатору и параллельно лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига. Технический результат - повышение эффективности использования лампы ОКГ за счет увеличения напряжения накачки лампы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, лампу импульсную и трансформатор поджига, отличающееся тем, что в него введены первый и второй дроссели, диод, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый тиристоры, при этом первый и второй тиристоры установлены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные первый дроссель, четвертый тиристор, третий конденсатор и первый конденсатор подключены к источнику питания, соединенные последовательно третий тиристор и второй конденсатор подключены параллельно последовательно соединенным четвертому тиристору и третьему конденсатору, диод и пятый тиристор подключены параллельно второму конденсатору, четвертый конденсатор подключен параллельно третьему конденсатору и параллельно лампе импульсной и соединенной последовательно с ней вторичной обмотке трансформатора поджига, при этом второй дроссель подключен параллельно первому конденсатору и второму тиристору.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.