Устройство для питания импульсных газоразрядных ламп Советский патент 1987 года по МПК H05B41/30 

11 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках света, например, в оптикомеханическом оборудовании для изготовления промежуточных фотооригиналов интегральных схем. Известное устройство, содержащее источник постоянного напряжения, зарядный дроссель, зарядный диод, накопительный конденсатор, коммутирующий конденсатор, шунтирующий тиристор, разделительньй диод, пороговый элемент, блок поджига, разделительные конденсаторы и разделительные дроссели, включенные последовательно с импульсными газоразрядными лампами, не обеспечивает точной синхронизации из-за нестабильности времени запаздывания импульса светового излучения относительно сигнала управления подаситом. При использовании импульсных ламп в осветителях генераторов изображени необходимо принимать во внимание некоторйГе особенности их работы. Одной из них является требование к уменьшению длительности вспышки, что обусловлено качеством рисунка фо топластины, которая при экспонировании перемещается вместе с координатной системой со скоростью до 200 мм/ Реализация такого решения возможна при уменьшении величины емкости, накопительного конденсатора и увеличении рабочего напряжения. Однако при повышении рабочего напряжения увеличивается уровень излучаемых помех и вероятность самопробоя импульсных ламп, что ведет к самопроизволь ной, т.е. ненамечаемой аппаратурой вспышке. Другой особоенностью является тр бование изменения в процессе экспонирования фотоэмульсионных пластин энергии вспышки, что необходимо для изготовления промежуточных фотооригиналов с высшим качеством передачи злементов. Однако величина энергии вспышки влияет на время восстановле ния электрической пробивной прочнос ти искрового промежутка в послеразрядный период. Для исключения возмож ности самопробоя, т.е. увеличения н дежностн работы, заведомо увеличивается время паузы (t,,), т.е, время отсутствия напрязк ния на накопител ном конденсаторе после вспышки, а 4 значит, уменьшается скорость экспонирования генератора и его производительность. Особенностью работы импульсных рамп является также нестабильность времени запаздывания С) импульса светового излучения относительно сиг-j нала управления поджигом. Одной из причин этой нестабильности является нестабильность напряжения поджига. Для некоторых импульсных шаровых ламп разброс параметра времени запаздывания () составляет 20% при изменении напряжения поджигй в пределах паспортных значений, что составляет 2 МКС. В современных генераторах изображений при скоростях координатной системы до 200 мм/с возможна, таким образом, ошибка взаимного положения элементов рисунка в поле значений 0,8 мкм, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к промежуточному фотооригиналу. Необходимо отметить, что вероятность самопроизвольных вспьшхек увеличивается с повьш1ением частоты и возможна не только вследствие самопробоя, но и вследствие ложного срабатывания устройства поджига в условиях импульсных помех, сопровождающих заряд и разряд накопительного конденсатора. Наличие самопроизвольных вспышек в работе проекционной системы недопустимо, так как зто ведет к искажению рисунка фоторригинала, а значит к 5раку. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для питания импульсных газоразрядных ламп, в котором накопительный конденсатор подключен через диод к импульсному источнику питания,ключ которого связан с синхронизир е м генератором, причем вход синхронизируемого генератора соединен как с триггером, который связан с устройством поджига импульсной лампы,включенной в разядный контур накопительного конденсатора, так и с генератором задержки и компаратором, по 1ключенным к выходу синхронизируемого генератора через элемент ИЛИ. В этом устройстве сигнал от синхронизируемого генератора открывает ключ в трансформаторе происходит накопление энергии, которая после закрытия ключа передается через диод на накопительный конденсатор. Время размагничивания трансформатора и подзарйда конденсатора определяются генератором задержки, воздействующим на синхронизируемый генератор и определяющим скважность импульсов, подаваемых на ключ. За каждый промежуток времени в трансформаторе накаплива.ется определенная порция энергии, которая затем, после закрытия клйча передается в накопительный конденсатор и подзаряжает его. Этот процесс продолжается до тех пор, пока конденсатор не зарядится до уровня, установленного компаратором, который при этом меняет свое состояние на синхронизируемый генератором сигнал запрета генерации импульсов. Процесс подзаряда емкости прекращается. Одновременно сигнал поступает на триггер, который меняет, свое состояние и подает сигналы на под-жиг импульсной лампы и включение ключа. При подаче сигнала на подасйг происходит пробой импульсной лаМпы и разряд накопительного конденсатора через него. Причем ключ находится В открытом состоянии в течение времени7необходимого для деионизации газа в лампе. После разряда накопительного конденсатора компаратор вновь меняет свое состояние па исходное и происходит подзаряд накопительного конденсатора. Таким образом, сигнал поджига синхронизирован с напряжением на накопительном конденсаторе что улучшает помехоустойчивость устройства. Вместе с тем устройство имеет следующие надостатки:

наличие повышенного уровня пймех, что свойственнр всем импульсным источникам питания, передающим энергию в нагрузку при закрытом ключе, ограничение и фиксированное время паузы (время отсутствия напряжения на накопительном конденсаторе). При больших энергиях разряда и большом времени восстановления это значительно ухудшает частотные характеристики устройства. Время открытого состояния ключа ограничивается параметрами импульсного трансформатора. В данном устройстве отсутствует защита от импульсной помехи, сопровождающей заряд накопительной емкости, отсутствует стабилизация времени запаздывания светового импульса относительно импульса зажигания| что уменьшает надежность и ухудшает частотные характеристики,а это.

в свою очередь, снижает производительность труда.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и улучшение частотной характеристики.

Поставленная цель .достигается тем, что устройство для питания импульсньпс газоразрядных ламп,содержащее накопительный конденсатор, подключенный через зарядный диод к выходу импульсного источника питания, вход которого через ключ соединен с выводами для подключения к источнику питания, генератор импульсов, подключенный своим выходом к управлякицему входу ключа, а входом соединенный с выходом элемента ИЛИ, подключенного одним из входов к выходу компаратора, вход которого подключен к выводам для подключения по меньшей мере двух последовательно соединенных импульсных газоразрядных ламп и к обкладкам накопительного конденсатора, трансформатбры поджига по числу используемых импульсных газоразрядных ламп, вторичная обмотка каждого из которых через соответствующий разделительный конденсатор подключена к выводу для подключения электрода поджига каждой импульсной газоразрядной лампы, а первичные обмотки соединены последовательно и подключены к обкладкам накопительного конденсатора блока поджига через ключ блока поджига, управляющий вход которого подключен к выводу для присоединения источника импульсов управления, снабжено формирователем импульсов и ключом постоянного тока, состоящим из п-р-п-транзистора, резистора и. двух стабилитронов, причем форми15ователь импульсов подключен к положительной обкладке накопительного конденсатора, его управляющий вход подключен к выводу для подключения к источнику импульсов управления, а его выход подключен к второму входу элемента ИЛИ, коллектор п-р-п-транзистора через первый стабилитрон подключен к положительной обкладке накопительного конденсатора и через резистор соединен с его базой, подключенной через второй стабилитрон к отрицательной обкладке накопительного конденсатора блока поджига, положительная обкладка которого соединена с эмиттером п-р-п-транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Оно содержит импульсный источник питания 1, содержащий импульсный трансформатор 2 с зазором, и ключ 3 зарядный диод 4, накопительный конденсатор 5, ийпульсные газоразрядные лампы 6, 7, генератор 8 импульсов,, разделительные конденсаторы 9 - 14Jэлемент ИЛИ 15, трансформаторы поджига 16, 17, формирователь импульсов 18, компаратор 19, ключ блока поджига 20, накопительный конденсатор блока поджига 21, транзистор 22, стабилитроны 23 и 24, оезистор 25.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала генератора импульсов 8 ключ 3 открывается и на вторичной обмотке импульсного трансформатора 2 индуцируется напряжение,которо через зарядный диод 4, заряжает накопительный конденсатор 5. Таким образом, импульсный источник питания 1 работает в режиме прямой передачи знергии, что позволяет снизить общий уровень помех, создаваемых им при заряде накопительного конденсатора 5. Скважность и частота импульсов определяется параметрами генератора 8 импульсов с ростом напряжения на конденсаторе 5, уровень помех уменьшается, и по истечении времени заряда им можно пренебречь. Время начала заряда конденсатора 21 блока поджига выбирается с учетом зтого фактора. При достижении напряжения на накопительном конденсаторе 5 заданного уровня на базе транзистора 22 становится достаточным для его включения и начинается заряд накопительного конденсатора блока поджига 21. Уровень .заряда определяется напряжением стабилитрона 23 в цепи базы транзистора 22. По достижении этого уровня транзистор 22 закрывается и напряжение на накопительном конденсаторе 21 блока поджига поддерживается постоянным независимо от уровня напряжения на накопительном конденсаторе 5/. Работа транзистора 22 в ключевом режиме позволяет уменьшить время заряда конденсатора 21, улучшить частотную характеристику устройства

Резистор 25 обеспечивает протекание тока через стабилитроны 24, 23 и поддерживает режим стабилизации после закрытия транзистора 22. При достижении напряжения на накопительном конденсаторе 5 заданного уровня компаратор 19 срабатывает и воздействует через элемент ИЛИ 15 на генератор 8 импульсов и поступление энергии

на накопительный конденсатор 5 прекращается.

При поступлении импульса от источника импульсов управления происходит формирование импульса на выходе формирователя 18 импульсов причем длительность импульса определяется характеристиками импульсных ламп, с учетом величины энергии, накопленной конденсатором 5.

Импульс напряжения через элемент 15 ИЛИ подается на генератор 8 импульсов и обеспечивает прекращение подачи энергии на накопительный конденсатор 5;

Одновременно при подаче импульса управления происходит разряд накопительного конденсатора 21 через ключ 120 на трансформаторы поджига 16 и 17, что ведет к поджигу ламп и к

разряду накопительного конденсатора 5 через них.

Наличие двух ламп 6 и 7 в цепи разряда накопительного конденсатора 5 уменьшает вероятность их самопробоя.

При регулировании напряжения накопительного конденсатора 5, вызванном требованиями технологического процесса изготовления фотоэмульсионных фотооригиналов, меняется длительность импульса на выходе -формирователя 18 импульсов, увеличение напряжения на накопительном конденсаторе 5, вызывает увеличение длительности импульса. Этр позволяет увеличить надежность и улучшить частотные характеристики устройства. Применение устройства исключает возможность самопроизвольных вспышек, возникающих

вследствие наличия большого уровня помех, сопровождающих заряд и разряд накопительного конденсатора, и тем самым повышает надежность работы устройства. Стабилизация напряжения на накопительном конденсаторе блока поджига позволяет стабилизировать время запаздывания, т.е. улучшить частотные характеристики. Ж 4 r rftSH Ч/ -/ ±7f

2tf S25

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП, содержащее накопительный конденсатор,подключенный через зарядный диод к выходу импульсного источника питания, вход которого через ключ соединен с выводами для подключения к источнику питания, генератор импульсов,подключенный своим выходом к управляющему входу ключа, а входом соединенный с выходом элемента ИЛИ, подключенного одним из входов к выходу компаратора, вход которого подключен к выводам для подключения по меньшей мере последовательно соединенных импульсных газоразрядных памп и к обкладкам накопительного конденсатора, трансформаторы поджи:га по числу используемых импульсных .газоразрядных ламп, вторичная обмотка каждого из которых через соответствующий разделительный конденсатор подключена к выводу для подключения электрода поджига каждой им.пульсной газоразрядной лампы, а первичные обмотки соединены последова:тельно и подключены к обкладкам накопительного конденсатора блока поджига через ключ блока поджига, управляющий вход которого подключен к выводу для присоединения к источнику импульсов управления, о -т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и улучшения частотной характеристики, оно снабжено формирователем импульсов и ключом постоянного тока,, состоящим из п-р-п-транзистора, резистора и двух стабилитронов, причем формирователь импульсов подключен к положительной обкладке наКопительного конденсатора, его управляющий вход подключен к выводу для подключения к источнику импульсов управления, а его выход подключен к второму входу элемента ИЛИ, коллектор п-р-п-транзистора через первый стабилитрон под.ключен к положительной обкладке накопительного конденсатора и через реСП зистор соединен с его базой, подклюОд ченной через стабилитрон к отрицательОС Од ной обкладке накопительного конденсатора блока поджига, положительная обкладка которого соединена с змиттером п-р-п-транзистора.

/Г источнику

импульсов управление