Источник питания газового лазера Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

Изобретение огяосмтся к электро ехни- ке и предназначено для использования при реализации электроснабжения газоразрядной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения лазера путем увеличения устойчивостм электрического разряда в активном элементе.

На фиг. 1 представлена функциональ- н,-.я схема источника питания газового лазера; на . 2 приведены вольт-амперная характеристика активного элемента лазера и зависимость мош,ь ости излучения оттока,

Предлагаемый источник содержит од- нотактный преобразователь 1 напряжения и высоковольтный вь прямитель 2.

Активный элемент 3 газового лазера является нагрузкой источника питания. Источник содержит также резистивный датчик 4 тока, блок 5 срэБняния, блок б опорного напряжения (стабилитрон), уси/и тель 7 постоянного тока, генератор 8 импульсов, установочный резистор 9. стабилизатор 10 тока, пс-рвый 11 и второй 12 разделительные диодь, конденсатор 13 временной задержки. В высоковольтном выпрямителе 2 имеются два параллелы-1ых канала 14 и 15, первый из которых является силовым, а второй - дополнительным каналрг- Гумножения напряжения, высо1;овольтнь )71 диод 16 развязки. Входные выводы 17 и 18 источника предназн.пчены для по,дключения первичного /;::точн 1КЗ питания, первый 19 i-i второй 20 выход и,е выводы для подключения ак- TUBt-soro элемента лазера. Питающий вход преобрязозотеля 1 напряжения соединен с зхолны1у; / выводами 17. 18, вход высоковольтного зЫ ;рй 1;/:геля 2 подключен к выходу преобра;50В;)тэля I напряжения, з выход соединен с вь5ходны- 1 выводом 19 непос- редстьекно, а с выход|;ым выводом 20, связанным с общей шиной, - через датчик 4 тока. Один из,входов блока 5 сравнения подключен к выходу датчика 4 тока, другой вход - 1 выходу блока 6 опорного напряжения, а выход через усилитель 7 постоянного тока и включенный на его выходе разделительный диод 11 - к модулирующему входу генератора 8 ммпульсов. соединенного выходом с входом возбуждения преобразователя 1 напряжения. Установочный резистор 9 и стабилизатор 10 тока включены последовательно между выходными выводами 19, 20. Модулирующий вход генератора 8 импульсов через разделительный диод 12 соединен с выводами стабилизатора 10 тока. .

Источник питания работает следующим образом.

При подаче напряжения на входные выводы 17.18 источника возбуждается генера0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тор 8 1 чпульсов на максимальной частоте. Синхронно с ним возбуждается однотакт- ный преобразователь 1 напряжения. С выхода преобразователя 1, напряжение поступает на два параллельных канала высоковольтного выпрямителя 2 - силовой канал 14 и канал 15 умножения напряжения. Напряжение на выходе выпрямителя 2 постепенно возрастает по величине в течение промежутка времени от включения до времени установления максимального значения. Пропорциональ.но увеличивается величина тока, протекаюа(его через резистор 9 и стабилизатор 10 тока. При отсутствии разряда в активном элементе З.ток достигает величины тока стабилизации стабилизатора 10, при этом резко возрастает напряжение на выходе последнего, которое через диод 12 поступает на вход генератора 8 импульсов. Частота импульсов генератора 8 и однотактного преобразователя 1 уменьшается, напряжение выпрямителя 2 перестает увеличиваться по величине, через резистор 9 и стабилизатор 10 протекает ток, равный току стабилизации стабилизатора 10. Следовательно, напряжение на выходе канала 15 умножения напряжения выпрямителя 2 ограничивается по величине на уровне, равном произведению величины сопротивления резистора 9 на величину тока стабилизации стабилизатора 10. Изменяя одну из этих вел14чин.- можно менять величину напряжения на выходе канала 15 умножения напряжения выпрямителя 2. Развитие электрического разряда в активном элементе 3 лазера происходит при величине напряжения на выходе канала 15 меньшей, чем уровень ограниченного напряжения, поэтому управление частотой импульсов генератора 8 по цепи связи от стабилизатора 10 тока отсутствует.

Максимальный по величине ток активного элемента 3 создает падение напряжения на датчике 4 тока, которое в блоке 5 сравнения сравнивается с опорным напряжением блока б. Разностный сигнал поступает на вход усилителя 7 постоянного тока. Усилитель 7 выполнен по схеме с высокоом- ным выходом. Поэтому конденсатор 13 и 8ЫСОКООМНЫЙ выход усилителя 7 обеспечивают временную задержку поступления управляющего сигнала на вход генератора 8 импульсов. Временная задержка выбирается по величине, несколько большей, чем время окончания переходных электрических и тепловых процессов при, возбуждении разряда в активном элементе 3 лазера. По истечении времени задержки управляющий сигнал с выхода усилителя 7 постоянного тока поступает на вход генератора 8 импульсов и изменяет его частоту. Величина тока в активном элементе 3 лазера уменьшается до величины необходимого рабочего тока и поддерживается на этом уровне, чем обеспечивается устойчивость разряда в активном элементе 3,

Таким образом, в рассматриваемом устройстве при возбуждении разряда в активном элементе 3 лазера устанавливается начальный ток 1знач (фиг. 2), по величине больший, чем рабочий ток 1зраб, необходимый для обеспечения максимальной мощности излучения Рроз.макг.. При этом величина отрицательного динамического сопротивления разряда в активном элементе 3 минимальна, а устойчивость разряда максимальна. По мере окончания переходных электрических и тепловых процессов в

Формулаизобретения Источник питания газового лазера, содержащий однотактный преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с входными выводами устройства, предназначенными для подключения первичного источника питания, высоковольтный выпрямитель, вход которого подключен к выходу преобразователя напряжения, а выход соединен с первым выходным выводом устройства, предназначенным для подключения активного элемента лазера, непосредственно, а с вторым выходным выводом устройства, связанным с общей шиной, - через резистивный датчик тока, блок сравнения, один из входов которого под- ключеЯ к выходу датчика тока , другой вход - к выходу блока опорного напряжения, а выход через усилитель постоянного тока и включенный на его выходе первый разделилазере ток разряда медленно изменяется от величины 1знач до -(зрав, а напряжение на активном элементе 3 - от Узнзч до Узрзб. Описываемое техническое решение позволяет использовать в качестве нагрузки источника питания активные элементы с большой величиной отрицательного динамического сопротивления электрического разряда, уменьшить влияние температуриого градиента плазмы в капилляре активного элемента относительно конструкции резонатора излучателя на устойчивость электрического разряда при включении лазера. В данном случае повышаются надежность и

устойчивость зажигания электрического разряда в активном элементе лазера и, кроме того, улучшаются массогабаритные показатели последнего.

тельный диод - к модулирующему входу генератора импульсов, соединенного выходом с входом возбуждения преобразователя напряжения, стабилизатор

тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения лазера путем увеличения устойчивости электрического разряда в активном элементе, в него введены установочный резистор и второй разделительны йдиод, а высоковольтный выпрямитель выполнен с дополнительным параллельным каналом умножения напряжения, причем установочный резистор и стабилизатор тока включены последовательно между выходными выводами устройства, а модулирующий вход генератора импульсов через второй разделительный диод соединен с выводам.и стабилизатора тока.

JS/l

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропи,тания высоковольтной газораз-. рядной аппаратуры. Цель изобретения повышение надежности электроснабжения лазера путем увеличения устойчивости электрического разряда в активном элементе. Благодаря подключению к выходным выводам 19, 20 устройства цепи из .последовательно включенных резистора 9 и стабилизатора 10 тока напряжение на выходе канала 15 умножения напряжения выпрямителя 2 ограничивается на определенном уровне. При возбуждении разряда в активном элементе 3 лазера устанавливается начальный ток по величине больший, чем рабочий ток, необходимый для обеспечения максимальной мощности излучения. При этом отрицательное динамическое сопротивление разряда в активном элементе 3 минимально, а устойчивость разряда максимальна. По мере окончания переходных электрических и тепловых процессов в лазере ток разряда медленно снижается до рабочего. 2 ил. 1Г ЙУ С

Редактор О.Фмяиппова

Составитель Л.Морозов Техред М.Моргеитал

Заказ 551ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного.комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Корректор Э.Лончакова