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 технологическое устройство, содержащее конденсатор для накопления постоянного заряда, несколько цепей для выбора величины реактивного сопротивления, конденсатор, который заряжается зарядом конденсатора через цепи, лампу, которая под действием заряда, накопленного конденсатором, вызывает лазерное излучение генератора, при выборе цепи изменяются величина заряда, накапливаемого конденсатором, и мощность лазерного излучения [1].

Известно устройство для возбуждения лазера, содержащее генератор, генерирующий импульсы А для пуска тиристорного переключателя источника питания лампы для накачки лазера, схему задержки, задерживающую на установленный временной интервал выходные импульсы генератора и дающую импульсы В для поджига лампы, логическую схему, на два входа которой поступают импульсы А, В и которая дает выходные сигналы только в том случае, когда в схему введен только импульс В [2].

Недостатком известных устройств является низкая эффективность при работе в частотном 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 при работе в частотном режиме с формированием импульса накачки заданной длительности с уменьшением времени отключения лампы.

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

В соответствии с предлагаемым изобретением технический результат достигается тем, что устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, трансформатор поджига и лампу импульсную, дополнительно содержит N цепей из последовательно соединенных диода и конденсатора и подключенных к источнику питания, N тиристоров, включенных между лампой импульсной и катодом соответствующего диода каждой из N цепей, а также параллельно подключенный диод развязки, конденсатор шунтирующий и соединенные между собой ключ и дроссель, при этом диод развязки включен параллельно лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига, связанных между собой, и каждой из N последовательно соединенных цепей конденсатора и тиристора.

Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.

Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.

Кроме того, ключ выполнен в виде тиристора.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для накачки ОКГ, на фиг.2 - электрическая схема устройства, на фиг.3 - временная диаграмма импульса напряжения на нагрузке.

Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания 1, трансформатор поджига 2, вторичная обмотка которого соединена с лампой импульсной 3; N цепей, состоящих каждая из последовательно соединенных конденсатора 4 и диода 5 и подключенных каждая параллельно источнику питания 1; N тиристоров 6, каждый из которых установлен между катодом соответствующего диода 5 и лампой импульсной 3; а также последовательно соединенные ключ 7 и дроссель 8, подключенные параллельно конденсатору шунтирующему 9, параллельно диоду развязки 10 и параллельно лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом.

Осуществляется заряд каждого из N конденсаторов 4 от источника питания 1 до их номинального значения. С помощью импульса, сформированного трансформатором поджига 2, лампа импульсная 3 приводится в проводящее состояние, открывается первый из N тиристоров 6 и первый из N конденсаторов 4 осуществляет сброс энергии первого конденсатора на лампу импульсную 3, осуществляя накачку.

Через определенную задержку времени включается второй из N тиристоров 6, подключая второй из N заряженных конденсаторов 2 к лампе импульсной 3 и отключая первый конденсатор. Таким образом посредством поочередного включения тиристоров 6 происходит поочередное подключение заряженных конденсаторов 4 к лампе импульсной 3, формируя на ней импульс поджига требуемой длительности и мощности.

При открывании ключа 7 происходит шунтирование лампы импульсной 3 по току и перезаряд конденсаторов 4. В результате смены полярности напряжения на тиристорах происходит их быстрое закрывание, а задний фронт импульса накачки укорачивается. Это позволяет значительно снизить время разряда конденсаторов на импульсную лампу, следовательно, увеличить частоту повторения включения генерации лампы, что приводит к повышению выходной мощности ОКГ. Кроме того, разряд первого конденсатора 4 осуществляется не до нуля, а до U_порог.˜1,5 кВ, что позволяет начинать его последующий заряд не с нулевого значения, а с U_порог, экономя тем самым расход энергии источника питания 1. 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.

Диоды 5 обеспечивают взаимную развязку конденсаторов 4 при работе от одного источника питания, исключая тем самым необходимость использования второго источника питания. Для реализации предложенной схемы накачки могут быть использованы диоды Д133-400-40. В качестве тиристоров - Т273-1250-40. Трансформатор поджига 2 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 шунтирующего конденсатора 9, который может быть выполнен на основе конденсатора КВИ-4700-12 кВ. В качестве конденсаторов 4 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 следующие преимущества по сравнению с известными.

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 неполного разряда конденсаторов.

4. Формирование импульсов накачки требуемой длительности и мощности.

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 № 58-45839, МКИ Н 01 S 3/092, 1983 г.

2. Япония, заявка № 56-52473, МКИ Н 01 S 3/092, 1981 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 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, трансформатор поджига, лампу импульсную, N цепей из последовательно соединенных диода и конденсатора, N тиристоров, диод развязки, конденсатор шунтирующий, ключ и дроссель. Диод развязки включен параллельно лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига. Лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига связаны между собой и c каждой из N последовательно соединенных цепей конденсатора и тиристора. Источник питания выполнен в виде емкостного накопителя. Ключ выполнен в виде тиристора. Технический результат - повышение эффективности использования накачки лампы ОКГ за счет увеличения выходной мощности ОКГ. 3 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 N цепей из последовательно соединенных диода и конденсатора и подключенных к источнику питания, N тиристоров, включенных между лампой импульсной и катодом соответствующего диода каждой из N цепей, а также параллельно подключенные диод развязки, конденсатор шунтирующий и соединенные между собой ключ и дроссель, при этом диод развязки включен параллельно соединенным лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.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.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в нем ключ выполнен в виде тиристора.