Устройство для импульсного питания Советский патент 1986 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к оптическим квантовым генераторам, в частности к импульсному питанию разрядных камер технологических газовых лазеров с электронной ионизацией, jработающих в частотно-импульсном режиме.

Известно аналогичное устройство, в котором накопители электропитания разрядной камеры выполнены в виде искусственных формирующих линий емкостяого типа,

В этом устройстве напряжение к разрядной камере прикладывается лишь на время длительности импульса фо{жиру1ащей линии, который выбирается меньше длительности импульса ионизации, и отсутствует в промежутке между импульсами. Такой режим электропитания камеры позволяет существенно повысить надежность устройства, в том числе разрядной камеры и лазера в целом.

Однако вследствие колебаний сопротивления разрядной камеры, а оно зависит от множества факторов: состава газовой смеси, ее температуры, тока и энергии электронной сигнализацшс и др., напряже:ние на нагрузке изменяется, что приводит к уходу от точки оптимальной- напряженности электрического поля в разрядном промежутке. Кроме того, изменение сопротивления камеры приводит к уходу от режима согласования сопротивления формирующей линии снижению эффективности лазера в целом.

Наиболее близким по технической сущности к Данному изобретению является устройство для импульсного , например, газового лазера на Ср с несамостоятельным разрядом содержащее зарядный источник, накопительный конденсатор, подклэоченный одним полюсом через зарядный резистор к одному электроду разрядной I камеры с устройством импульсной ионизации, другой электрод которрй соединён с общей шиной, и блокзапускахщих импуЛьсоз,

Преимуществом этого устройства является то, что накопительный конденсатор работает в режиме частичного разряда, а выбором величины емкости конденсатора просто обеспечивается оптимальная напряженность электрического поля разрядного промежутка при широком изменении его сопротивления, даже в течение времени импульса.

Недостатком устройства является

то, что и в паузах между импульсами на разрядном промежутке присутствует большое напряжение, что приводит к дуговым пробоям в камере и к аварийным ситуациям устройства импульсного

питания. Для повьш1ения надежности устройства в работе приходится снижать уровень напряжения и тем самым понижать эффективность лазера в целом.

5I Цель изобретения - повышение i надежности и эффективности устройства путем снижения напряжения на электродах разрядной камеры в промежутках между импульсами ионизации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для импульсного питания, содержащее зарядный реактор, источник постоянного тока, накопительный конденсатор, подключенныйодним полюсом через защитный резистор к одному электроду разрядной камеры, с устройством импульсной ионизации, другой электрод которой соединен с общей шиной, и блок запускающих импульсов, введены диоднь ключ, первый управляемой вентиль, цепочка из нелинейного дросселя и формирующей линии, образующие источник импульсного тока, источник ком-;

5 пенсации потерь, перезарядный реактор, второй управляемый вентиль, два блока задержки и дополнительный резистор, при этом между вторым . .. электродом зарядной камеры и вторым Полюсом накопительного конденсатора включен диодный ключ, параллельно которому через первый управляемый вентиль включена цепочка из нелинейного дросселя и формирующей линии,

$ зашунтированная перезарядной цепью из последовательно соединенных источника компенсации потерь, перезарядного реактора и второго управля емого вентиля, выход блока запускающих импульсов соединен с управляю щим электродом первого управляемого вентиля непосредственно, а с управляющим входом устройства импульсной ионизации - через первый блок за5 держки и с управляющим электродом

второго управляемого вентиля - через, второй, блок задержки, а мезвду общей шиной и точкой соединения зарядного реактора одного полюса накопительного конденсатора и защитного резис тора включен дополнительно введенны резистор. На чертеже изображена принципивльная схема устройства импульсного питания. Устройство содержит источник 1 напряжения постоянного тока,соединенный с зарядным реактором 2, с которым также соединен накопительны конденсатор 3, защитный резистор 4, подключенный к разрядной камере 5, соединенной с устройством 6 импульс .ной ионизации, диодный ключ 7, вклю ченный между источником постоянного тока и общей шиной, управляемый вентиль 8, соединенный последовател но с накопительным конденсатором и блоком 9 :запускающих импульсов, кот рый также соединен с первым блоком задержки, источник 11 импульсного т ка, образованный из формирующей линии 12, последовательно соединенной г нелинейным дросселем 13 и параллельной цепью из последовательно соединенных источника 14 компенсаци потерь, перезарядного реактора 15, управляемого вентиля 16, с которв соединен второй блок 17 з-адержки, резистор 18, включенный между общей шиной и точкой соединения зарядного реактора с одним полюсом накопитель ного конденсатора. Устройство работает следутацим образом. . Накопительный конденсатор 3 и конденсаторы формирующей линии 12 перед приходом запускающего импульс с блока 9 заряжены дс одинакового напряжения. Управляемые вентили 8 и 16 закрыты. Напряжение на электро дах камеры 5 равно нулю. Запускающий импульс открывает yпpaвяяe б й вентиль 8 и по цепи формирующая линия 12 - нелинейный дроссель 13 - вентиль 8 - диодный KJB04 7 - начинает протекать ток намагничивания нелинейного дросселя 13 Этим током подготавливаются к пропусканию больших и быстроизменяющихся токов полупроводниковые стру туры управляемого вентиля- 8 и диод ного ключа 7. При отпирании диодного ключа 7 напряжение на электродах зарядной камеры возрастает практически , до уровня напряжения на накопительном конденсаторе 3. 44 j Через промежуток времени задержки, достаточньй для насыщения нелинейного дросселя 13 и установления в цепи, образованной из формирующей линии 12, нелинейного дросселя 13, управляемого вентиля 8, диодного , ключа 7, тока, большего номинального тока разрядной камеры 5, подается импульс на управлякяций вход устрбйства 6 импульсной ионизации. Последнее ионизирует газ в разрядной камере 5 и по цепи - конденсатор 3 разрядная камера 5 - диодный ключ 7 протекает импульс разрядного тока. По диодному к.таочу 7 при этом протекает разность тока формирующей линии 12 и нагрузки. .Длительность импульса тока формируиицей линии 12 выбрана равной длительности импульса ионизации. К моменту окончания импульса ионизации конденсаторы формирующей линии 12 перезаряжаются на напряжение обратной полярности. Диодный ключ 7 запирается, разрядная камера 5 обесточивается, и разность напряжений прикладьшается в обратном направлении к последовательно соединенным промежуткам разрядной камеры 5 и if катод - анод управляемого вентиля 8, распределяясь между ними в соответствии с характером восстановления запирающих свойств в обратном направлении управляемого вентиля 8 и деионизации разрядной 5. С другой выдержкой времени, достаточной для надежного выключения управляемого вентиля 8, подается импульс на управляющий электрод второго управляемого вентиля 16, и конденсаторы формфукицей линии 12 перезаряжаются на первоначальную полярность с уровнем напряжения, равным первоначальному. По окончании импульса перёзарядного тока второй управляемый вентиль закрьтается, и с приходом очередного запускающего импульса рабочий цикл повторяется.v Так как время восстановления запорных свойств диодного ключа 7 бычно меньше времени восстановления апорных свойств управляемого вентия 8, после запирания диода 7 в конуре - конденсатор 3 - камера 5 ормирукяцая линия 12 - дроссель 13 правляегФй вентиль 8 - будет дейстовать разность напряжений. При этом промежутку а«од - катод управляемого вентиля 8 и электродам разрядной камеры 5 приложено небольшое обратное наг./яжение, распределяющееся между ними в соответствии с

характером запорных свойств управляемого вентиля 8 и деионизацией раз- рядной камерыЗ.Это будет существенно повышать надежностьвсего устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ, содержащее зарядный реактор, источник питания постоянного тока, накопительный конденсатор, подключенный одним полюсом через защитный резистор к одному электроду разрядной камеры, соединенной с устройством импульсной ионизации, другой электрод которой соединен с общей шиной, блок запускающих импульсов, о т л и ч акх щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и эффективности щтем снижения напряжения на электродах зарядной камеры в промежутках между импульсами ионизации, в него введены диодный ключ, первый управляемый вентиль, цепочка из нелинейного дросселя и формирующей линии, образуняцие источник импульсного тока. источник компенсации потерь, пере- зарядный реактор, второй управляемый вентиль, два блока задержки и дополнительный резистор, при этом между вторым электродом разрядной камеры и вторым полюсом накопительного конденсатора включен диодный ключ, параллельно которому через первый управляемый вентиль включена цепочка из нелинейного дросселя и формиру- . ющей линии, зашунтированная перезарядной цепью из последовательно соединенных источника компенсации потерь, перезарядного реактора и второго управляемого вентиля, выход блока запускающих импульсов соединен с управляющим электродом первого W управляемого вентиля непосредственно, а с управляющим входом устройства импульсной ионизации - через первый блок задержки и с управляющим электродом второго управляемого вентиля - . через второй блок задержки, а между . общей шиной и точкой соединения за00 00 О) рядного реактора, одного полюса накопительного конденсатора и защитного резистора включен дополнительно ввеоо денный резистор. 4ik