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 первый зарядно-разрядный блок, который пропускает заряд, накопленный конденсатором, через тиристор и лампу, формирующую световой импульс накачки, второй зарядно-разрядный блок, который пропускает заряд, накопленный конденсатором, через тиристор и разряжает его через лампу, причем емкость второго конденсатора меньше емкости первого конденсатора, блок управления разрядом, который управляет затворами тиристоров так, чтобы начало разряда второго блока запаздывало на определенный промежуток времени относительно разряда первого блока [1].

Известно импульсное лазерное устройство, содержащее источник постоянного тока, несколько конденсаторов, заряжающихся от источника, несколько ламп-вспышек, соединенных с соответствующими конденсаторами и загорающихся при подаче тригерных импульсов, лазерный генератор для формирования лазерных импульсов при загорании ламп-вспышек, датчики напряжения, регистрирующие напряжение на клеммах конденсаторов, блок для регистрации аномального режима работы ламп-вспышек в зависимости от выходных сигналов датчиков [2].

Недостатком известных устройств является отсутствие возможности накачки ламп ОКГ непосредственно от источника питания.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания переменного тока, выход которого подключен к первой и второй обкладке первого конденсатора, первая обкладка которого соединена с первым выводом элемента из встречно-параллельно включенных тиристоров, второй выход которых соединен с первой обкладкой второго конденсатора, лампу накачки, вход блока управления подключен к источнику питания переменного тока, а первый и второй выходы - к управляющим электродам элемента из встречно-параллельно включенных тиристоров, а также трансформатор поджига, группа встречно-параллельно включенных диодов, включенных между первой обкладкой первого конденсатора и первым выводом лампы накачки, второй вывод которой соединен через первую обмотку трансформатора поджига со вторым выводом первого конденсатора, который через вторую обмотку трансформатора поджига соединен со вторым выводом второго конденсатора.

Недостатком известного устройства является малая его эффективность из-за отсутствия возможности накачки лампы ОКГ непосредственно от источника питания, отсутствие автономности устройства.

С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности устройства из-за использования накачки лампы ОКГ непосредственно от автономного источника питания постоянного тока со стабилизацией энергии излучения от импульса к импульсу.

В соответствии с предлагаемым изобретением технический результат достигается тем, что устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания, трансформатор поджига и лампу импульсную, дополнительно содержит первый и второй конденсаторы, первый и второй дроссели, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый тиристоры, при этом первый тиристор, первый дроссель, четвертый тиристор и второй конденсатор соединены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные третий тиристор и первый конденсатор подключены параллельно четвертому тиристору и второму конденсатору, последовательно соединенные второй тиристор и второй дроссель, а также второй диод подключены параллельно первому конденсатору, первый диод подключен параллельно первому дросселю, второй конденсатор подключен параллельно лампе импульсной и соединенной с ней последовательно 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 импульса напряжения на нагрузке.

Устройство для накачки ОКГ содержит источник питания 1, к которому подключены последовательно первый тиристор 2, первый дроссель 3 с подключенным к нему параллельно диодом 4, четвертый тиристор 5, лампа импульсная 6 и трансформатор поджига 7; третий тиристор 8 подключен последовательно к параллельно соединенным первому конденсатору 9 и второму диоду 10 и установлены параллельно источнику питания 1, первому тиристору 2 и первому дросселю 3; второй тиристор 11 с последовательно соединенным с ним вторым дросселем 12 подключены параллельно к первому конденсатору 9; второй конденсатор 13 подключен параллельно лампе импульсной 6 и соединенной с ней вторичной обмотке трансформатора поджига 7.

Устройство для накачки ОКГ работает следующим образом. Для того чтобы сформировать на нагрузке - лампе импульсной 6 импульс накачки определенной длительности, включаются первый 2 и четвертый 5 тиристоры. Лампа импульсная 6 подключается к источнику питания 1. Далее открывается третий тиристор 8 и подключает первый конденсатор 9 к источнику питания 1. Теперь параллельно цепи источник питания - первый дроссель - четвертый тиристор - лампа импульсная включается цепь источник питания - первый дроссель - третий тиристор - первый конденсатор, что создает на аноде четвертого тиристора 5 резкое падение напряжения за счет первого дросселя 3. Второй конденсатор 13, заряженный до напряжения источника питания 1, начинает разряжаться через четвертый тиристор 5, третий тиристор 8 и первый конденсатор 9, тем самым создавая обратный ток через четвертый тиристор 5. Четвертый тиристор 5 закрывается и отключает источник питания 1 от лампы импульсной 6. Для подготовки схемы к следующему циклу необходимо открыть второй тиристор 11, при этом произойдет разряд первого конденсатора 9.

Предложенная схема позволяет работать на частоте 50 Гц. Длительность импульса накачки можно изменять, меняя моменты включения тиристоров, что дает возможность менять энергию излучения ОКГ.

Второй диод 10 установлен для защиты второго тиристора 11 от выброса напряжения. Первый дроссель 3 обеспечивает снижение броска тока при закрытии тиристора. 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.

На фиг.3 приведена диаграмма импульса напряжения на лампе.

Трансформатор поджига 7 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.

Предложенная схема накачки лампы ОКГ позволяет осуществлять работу импульсной лампы с частотой 50 Гц, в то время как известные схемы позволяют работать с частотой 2-3 Гц, при этом накачка осуществляется непосредственно от источника питания.

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

1. Осуществление накачки импульсной лампы непосредственно от источника питания.

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.

5. Малый вес и габариты устройства из-за отсутствия накопительных конденсаторов.

6. Большое быстродействие при значительных величинах коммутируемой мощности из-за отсутствия промежуточных процессов в накопительных конденсаторах.

7. Прямоугольная форма импульса накачки.

8. Возможность плавной регулировки длительности импульса излучения без смены силовых времязадающих цепей.

Следовательно, предложенное устройство при использовании дает новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности 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 № 60-26314, МКИ Н 01 S 3/092, 1985 г.

2. Авторское св. Япония № 58-45836, МКИ В 01 S 3/092, 1983 г.

3. Авторская заяв. СССР № 4699034, пол. реш. от 26.11.90 г. МКИ Н 03 К 3/53 (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, первый и второй конденсаторы, первый и второй дроссели, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый тиристоры. Первый тиристор, первый дроссель, четвертый тиристор и второй конденсатор соединены последовательно, подключены к источнику питания. Третий тиристор и первый конденсатор подключены параллельно четвертому тиристору и второму конденсатору. Второй тиристор и второй дроссель, а также второй диод подключены параллельно первому конденсатору. Первый диод подключен параллельно первому дросселю. Второй конденсатор подключен параллельно лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига. Технический результат - повышение эффективности устройства из-за использования накачки лампы ОКГ непосредственно от автономного источника питания постоянного тока со стабилизацией энергии излучения от импульса к импульсу. 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 конденсаторы, первый и второй дроссели, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый тиристоры, при этом первый тиристор, первый дроссель, четвертый тиристор и второй конденсатор соединены последовательно и подключены к источнику питания, последовательно соединенные третий тиристор и первый конденсатор подключены параллельно последовательно соединенным четвертому тиристору и второму конденсатору, последовательно соединенные второй тиристор и второй дроссель, а также второй диод подключены параллельно первому конденсатору, первый диод подключен параллельно первому дросселю, второй конденсатор подключен параллельно лампе импульсной и соединенной с ней последовательно 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.