Устройство для питания импульсной лампы Советский патент 1975 года по МПК H05B41/34 

1

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть иснользовано для питания импульсной лампы, в частности лампы накачки оптического Квантового генератора (ОКГ), работающей в режиме как одияочных, так и часто повторяющихся вспышек, с плавной регулировкой энергии, разряжаемой на лампу накачки активного тела О-КГ.

Известно устройство питания ОКГ с регулировкой энергии, разряжаемой на лампу накачки ОКГ, основанное на заряде рабочей батареи конденсаторов с последующим разрядом ее на лампу накачки. В известном устройстве з.аряд рабочей батареи осуществляется от силового выпрямителя через основной yinравляемый вентиль до момента накопления в батарее необходимого количества энергии. Прерывание процесса заряда осуществляется подключением к основному управляемому вентилю заряженного вспомогательного конденсатора с помощью дополнительного тиристорного ключевого устройства. Зарядка вспомогательного конденсатора осуществляется от отдельного высоковольтного выпрямителя, гальванически развязанного от основной зарядной цепи.

Недостатки известного устройства вызваны необходимостью прерывания сильных зарядных токов и заключаются в наличии дополнительной батареи конденсаторов для запирания

основного управляемого вентиля, отдельного высоковольтного выпрямителя, гальванически развязанного от основной зарядной цепи и сравнительно больщого числа дорогостоящих ненадежных вентилей.

Особенностью предлагаемого устройства, обеспечивающей его упрощение и повыщение надежности, является то, что к управляющему электроду тиристора подключен выход схемы регулируемой задержки, вход которой соединен с выходом делителя частоты. Вход делителя частоты подключен к одному из выходов формирователя синхронизирующих импульсов. К импульсному трансформатору поджига импульсной лампы подключен выход схемы совпадения, один из входов которой соединен с выходом триггера, а другой ее вход - со вторым выходом формирователя синхронизирующих импульсов. Один вход триггера соединен с выходом схемы совпадения, а другой - с выходом делителя частоты.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фит. 2 - временная диаграмма работы устройства, отражающая характер изменения напряжения в различных точках схемы.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, выпрямитель 2, ключевое устройство, состоящее из встречно-параллельно соединенных тиристора 3 и неуправляемого вентиля 4, накопительную индуктивность 5, рабочую батарею конденсаторов 6, импульсный трансформатор поджига 7, импульсную лампу 8 накачки активного тела ОКГ, формирователь синхроимпульсов 9, делитель частоты 10 (задатчик частоты вспышек), схему регулируемой задержки 11, триггер 12 и схему совпадения 13. Кроме того, устройство снабжено электронной схемой блокировки (на чертеже не показана), -исключаюн ей возможность подачи управляющего импульса на тиристорный ключ в случае, если поджиг лампы накачки уже осуществлен.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая батарея конденсаторов 6 заряжается непосредственно от выпрямителей силовой сети до амплитудного значения напряжения f/o (фит. 2) на выходе выпрямителя. Формирователь 9 вырабатывает две серии синхроимпульсов, поступающих на два его раздельных выхода: на его первый выход 14 поступают импульсы, синхронные с моментом начала положительной полуволны напряжения Uz на выходе силового выпрямителя, а на его второй выход 15 - импульсы, синхронные с моментом спада напряжения Uz на выходе выпрямителя до нулевого значения. Делитель частоты 10 запускается от синхроимпульса первой серии и в момент времени U выдает синхронный с питающим напряжением запускающий импульс, который поступает на схему регулируемой задержки 11. Через промежуток времени Тр.з., длительность которого определена настройкой схемы задерлжи 11, с ее выхода на управляющий вход тиристора 3 подается запускающий импульс (момент i). Вследствие этого в колебательном контуре, состоящем из рабочей батареи конденсаторов 6, накопительной индуктивности 5 и встречнопараллельно соединенных тиристора 3 и неуправляемого вентиля 4, начинается колебательный процесс. Емкость батареи конденсаторов 6 и величина накопительной индуктивности 5 подобраны таким образом, что резонансная частота этого контура 5 не частоты питающей сети. После открытия тиристорного ключа, батарея конденсаторов 6 начинает разряжаться на накопительную индуктивность 5 интервал времени (i-4). Этот процесс продолжается до момента tz, пока на лампу накачки 8 через импульсный трансформатор 7 не поступит импульс поджига со схемы совпадения 13. Поскольку на вход схемы совпадения 13 сигналы поступают со второго выхода 15 формирователя 9, импульс поджига синхронизирован с напряжением на выходе выпрямителя и подается в момент надения выходного напряжения до нулевого значения. Допускается также некоторая задержка импульса поджига лампы относительно момента спада напряжения на выходе вынрямителя до нулевой величины. За интервал времени (ti-4) в результате перехода энергии из батареи конденсаторов 6 в накопительную ипдуктивность 5 напряжение на батарее f/e упадет со своего максимального значения f/o до

требуемого значения U. В момент поступления импульса поджига оставшееся в батарее конденсаторов 6 нужное количество энергии за интервал времени (tz-4) разряжается на 5 лампу накачки 8 активного тела ОКГ. Колебательный же нроцесс, начавшийся в колебательном контуре, продолжается, в результате чего батарея перезаряжается сначала до напряжения противоположной полярности (момент 4), а еще через полпериода - первоначальной, т. е. рабочей полярности (момент t). При этом первые полпериода (ti-4) ток протекает через управляемую вентильную ценочку, а вторые полпериода (4-U в обратном

5 направлении - через неуправляемый вентиль, чем достигается надежное запирание тиристоров. Таким образом, после завершения ци-кла перезарядки в колебательном контуре часть энергии, отводящаяся к моменту вспышки лампы в индуктивность, возвращается в конденсаторную батарею, благодаря чему сохраняется высокий к.п.д. устройства. После дозарядки батареи от выпрямителя до максимального выходного напряжения t/o устройство готово к следующему циклу работы. Требуемая частота следования вспышек задается настройкой делителя частоты 10.

Плавная регулировка энергии, разряжаемой на лампу накачки, осуществляется за

0 счет изменения величины опережения (топ tz-ti момента подачи управляющего импульса на вход тиристора относительно момента поджига импульсной лампы накачки. Изменение величины оперел ения Топ производится при помощи перестройки схемы регулируемой задержки 11.

Триггер 12 и схема совпадения 13 осуществляют поджиг ламны накачки в момент tz, если с делителя частоты 10 в момент времени

0 0 на вход триггера 12 поступил импульс, синхронный с запуском схемы задержки 11. Таким образом, поджиг лампы возможен лишь в те периоды питающего напряжения, в которых осуществляется открытие тиристора 3.

5 В предлагаемом устройстве исключена возможность импульсных перегрузок зарядных вентилей и силового трансформатора, потому что зарядное напряжение после предыдущей вспышки, синхронизированной с сетью,

0 не возрастает скачком, а всегда начинает возрастать практически от нулевого значения по синусоидальному закону. Причем батарея конденсаторов уже частично заряжена за счет энергии, отводящейся к моменту предыдущей

5 вспышки в накопительную индуктивность. Все это позволяет отказаться от зарядных токоограничивающих элементов (резисторов, дросселей), снижающих к.п.д. всего устройства. Вентильные элементы также не испытывают перегрузок, ибо участвуют лищь в плавных колебательных процессах.

Область нрименения устройства не ограничивается лишь питанием ОКГ. Оно может быть применено в различных процессах, требующих часто повторяющихся зарядов емкостного накопителя с последующим его регулируемым разрядом на потребитель энергии. Примерами могут служить электроискровая обработка металлов, питание различных имиульсных устройств, получение электрогидравлического эффекта Юткина и т. д.

Пред м е т изобретен и я

Устройство для питания имп)льсной лампы, в частности лампы накачки оптических квантовых генераторов, работающей в режиме как одиночных, так и часто новторяющихся импульсов с плавной регулировкой эиергии излучения, содержащее силовой выпрямитель, рабочую батарею конденсаторов, разряжаемую через импульсный трансформатор поджига на ламиу, и подключенную к этой батарее цепочку из накопительной индзктивности и ключевого блока, состоящего из неуправляемого вентиля и встречно параллельно с ним соединенного тиристора, отличающееся

тем, что, с целью упрощения устройства и повыщения его надежности, управляющий электрод тиристора присоединен к выходу схемы регулируемой задержки, подключенной своим входом к делителю частоты, вход которого

присоединен к одному из выходов формирователя синхронизирующих импульсов, а к трансформатору поджига подключен выход схемы совпадения, один из входов которой соединен с вторым выходом формирователя синхронизирующих имиульсов, а другой ее вход - с выходом триггера, входы которого присоединены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу схемы совпадения.

io 1 Ч 5 Фиг. 2