Устройство для генерирования электрических импульсов Советский патент 1975 года по МПК H03B9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение предназначено для применения в лазерной технике, в частности для питания газоразряных ламп-вспышек, служащих для накачки оптических квантовых генераторов (лазеров).

В существующих системах накачки лазеров питание газоразрядных ламп-вспышек осуществляется с помощью мгновенно разряжаемой через лампу-вспыщку батареи конденсаторов.

Однако такие системы не обеспечивают возможности получения импульсов с частотой следования больщей, чем два импульса в секунду (эта частота зависит от значительного времени, потребного для перезарядки конденсаторов). Вес и габариты устройств с батареями из конденсаторов очень велик.

С целью получения импульсов с длительностью и пиковой мощностью, достаточными для возбуждения лазеров, предлагается создавать импульсы с возрастающей за время их длительности амплитудой, т. е. чтобы мгновенная плотность энергии каждого из которых была в начале импульса меньще, чем в конце.

Предлагаемое устройство генерирует электрические импульсы малой длительности и с большой пиковой мощностью, работает на импульсную нагрузку и позволяет получать импульсы с большой частотой следования и постоянной плотностью энергии в течение всей их длительности, а его вес и занимаемый объем значительно меньше по сравнению с устройством на конденсаторах.

Устройство содержит генератор переменного тока высокой частоты с самовозбуждением или со смешанным возбуждением, выпрямительный мост, подключенный к выходу генератора и отдающий ток в нагрузку, а также управляемый вентиль, параллельно подключенный к нагрузке, катод которого соединен с отрицательным полюсом выпрямительного моста.

Генератор переменного тока приводится в действие путем разряда конденсатора через обмотку возбуждения.

На фиг.. I приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2, 3 и 4 - графики зависимости напряжения на входных клеммах выпрямительного моста, тока возбуждения генератора переменного тока и тока /, проходящего через электронную лампу-всныщку. Устройство содержит генератор 1 переменного тока с самовозбуждением, выпрямительный мост 2, приводной двигатель 3. Импульсная нагрузка, представляющая собой электронную лампу-вспыщку 4, подключена к выходным зажимам выпрямительного моста 2. Управляемый вентиль 5 включен параллельно электронной лампе-вспышке, а его анод соединен с положительным полюсом выпрямительного моста. В качестве управляющего вентиля может быть использован тиратрон или игнитрон.

Ток возбуждения регулируется с помощью переменного сопротивления 6, включенного последовательно с обмоткой 7 возбуждения.

Параллельно обмотке 7 возбуждения подключена цепочка, содержащая последовательно соединенные конденсатор 8 и вентиль 9, например тиратрон, катод которого подключен к положительному полюсу обмотки возбуждения.

Вторая цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 10, прерывателя II и вентиля 12, катод которого соединен с положительным полюсом обмотки возбуждения, также подключена параллельно к обмотке возбуждения.

Включение генератора переменного тока осуществляется замыканием в момент времени 0 прерывателя 11, в результате чего конденсатор 10, предварительно заряженный от внешнего источника тока, разряжается через обмотку 7 возбуждения. Напряжение U и ток i обмотки возбуждения возрастают по экспоненциальному закону до того момента, пока ток в обмотке возбуждения не достигнет определенной величины, при которой напряжение на лампе-вспыщке становится равным напряжению ее срабатывания. В этот момент она срабатывает и напряжени е U изменяется от значения напряжения холостого хода до значения напряжения с подключенной нагрузкой, а ток возбуждения i сохраняет постоянное значение.

В момент t срабатывает управляемый вентиль 5, в результате чего ламна-вспыщка замыкается накоротко, а ток / быстро падает до нуля. Напряжение на зажимах выпрямительного моста 2 и ток i обмотки возбуждения становятся практически равными нулю. Управляемый вентиль 9 срабатывает, в результате чего ток обмотки возбуждения заряжает конденсатор 8. Наличие конденсатора приводит к убыванию тока i по затухающей синусоидальной кривой, а благодаря управляемому вентилю он полностью затухает в момент его первого перехода через 0.

Такая схема позволяет быстро снять возбуждение с генератора переменного тока и уменьщить потери в якоре. В момент времени 4 генератор переменного тока готов к возобновлению цикла.

Для возбуждения генератора переменного тока и снятия в него возбуждения можно было бы использовать один и тот же конденсатор, например убрать конденсатор 10 и параллельно к управляющему вентилю 9 подключить цепочку, состоящую из последовательно соединенных прерывателя 11 и вентиля 12. Кроме того, генератор переменного тока работает в импульсном режиме и предназначен для получения импульсов, пиковая мощность которых в случае использования их для накачки лазеров должна быть очень большой. Форма импульсов должна приближаться к прямоугольной, т. е. плотность энергии каждого их них постоянна (см. фиг. 4), а их частота может быть высокой. Таким образом, к.п.д. лазера, работающего в релаксационном режиме, увеличивается.

Предмет изобретения

моста.

-Hf- --й-1

лшлч ,

h-J-W-4

.oofloaooflflo.

H l-r-Dt-i l-r-W-

Лг

77779i v3 r

П

V2 J

Фи