Устройство для питания импульсной лампы Советский патент 1978 года по МПК H05B41/34 

1

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для питания импульсной лампы, в частности лампы накачки оптического квантового генератора (ОКГ), работающей в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся импульсов, с плавным регулированием энергии, запасаемой в рабочей батарее конденсаторов , которая с свою очередь разряжается на лампу накачки активного тела ОКГ.

Известно устройство для регулиррвания энергии, разряжаемой на лампу иакачки, основанное на заряде рабочей батареи конденсаторов с последующим разрядом её на лампу накачки активного тела ОКГ. Заряд батареи осуществляется от высоковольтного силового выпрямителя через основной управляемый вентиль. По достижении зещанного УЕЮВНЯ напряжения на батарее конденсаторов управляемый вентиль запирается. Это достигается путем подключения к его рабочим электродам вспомогательного конденсатора с помощью дополнительного управляемого вентиля. Вспомогательный конденсатор заряжен до напряжения, превьшакяцего заданный уровень на рабочей батарее конденсаторов. Полярность

заряда подключенного вспомогательного конденсатора такова, что создает на основном управляемом вентиле обратное напряжение. Заряд вспомогательного конденсатора осуществляется через резистор от высоковольтных выпрямителя и трансформатора. Электронная схема управления за каждый цикл работы устройства выдает 3 импульса: начало заряда рабочей батареи конденсаторов, конец заряда этой батареи импульс поджига лампы накачки.

Недостатки известного устройства вызваны тем, что регулирование уровня накачки производится путем прерывания больших зарядных токов, и заключаются в наличии дополнительной вспомогательной батареи конденсаторов, в наличии отдельного- гальванически развязанного от основной зарядной цепи высоковольтного выпрямителя, подключенного к вспомогательной батарее конденсаторов, и наконец, в наличии сравнительно большого числа дорогостоящих низконадежных управляемых вентилей

Особенностью предложенного устройства, обеспечивающей его упрощение и повышение надежности, является то, что к батарее конденсаторов подключена цепочка из накопительной индуктивноети и ключевого устройства, состоящего из неуправляемого вентиля и встречнотпараллелт но с ним соединенного тиристора, управляющий электрод которого подключен к выходу блока, задающего частоту импульсов и синхронизированного с напряжением питающей сети, а трансформатор поджига присоединен к выходу компаратора уровня, обеспечивающего зажигание лампы при снижении напряжения на рабочей батарее до заданной величины. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства, отражающая характер изменения напряжения на рабочей батарее. Устройство содержит силовой трансформатор 1, зарядный выпрямитель 2, рабочую батарею конденсаторов 3, ключевое устройство, состоящее из встречИо-параллельно соединенных неуправляемого вентиля 4 и тиристора 5, накопительную индуктивность 6, импульсный трансформатора 7 поджига лампы-8, блс(к 9, задающий частоту вспышки, и компа-: ратор 10 уровня,. Устройство работает следующим образом. Рабочая батарея конденсаторов 3 заряжается непосредственно от выпрямителя силовой сети до амплитудного Зна чения напряжения на выходе.вьтрямителя. Затем в момент времени tj на управляющий вход тиристорного ключа от блока 9,синхронизированного с напряжением питающей сети, подается импульф открывающий ключ. Вследствие этого в колебательнс 1 контуре, состоящем из рабочей батареи конденсаторов 3, накопительной индуктивности 6 и ключевого устройства 4,5, начинается колебатель ный процесс. Емкость батареи конденсаторов 3 и величина накопительной индук тивности 6 подобраны так, что резонансная частота образованного ими контура равна примерно удвоенной частоте питёиощей сети. После открытия тиристор ного ключа батарея конденсаторов начинает разряжаешься на накопительную индуктивность 6 (интервап времени tg-t Этот прюцесс продолжается до момента t, пока напряжение на батарее, конуре лируемое компаратором 10 уровня не .упадет до заданной величины .И, соответствующей требуемой энергии накачки В .(|1омент t компаратор 10 уровня через трансформатор 7 поджига выдает импульс п;оджига лампы 8 накачки активного тела ОКГ, и оставшееся в батарее нужное количество энергии за время ( i-i - -Ь ) разряжается на лампу 8. Колебательный же процесс, начавшийся 8 контуре 3,6, продолжается, в результате чего батарея конденсаторов разряжается сначала до напряжения противоположной-полярности (момент i,), а еще через полпермо да - до первоначальной, т.е. рабочей полярности (момент . При этом первые полпериода (to- tj) ток протекает через правляемую вентильную цепочку, а втоые полпериода (tj-ti,) в обратном напавлении - через неуправляемый вентиль, ем достигается надежное запирание тирисоров. Таким образом, после завершеия цикла перезарядки в контуре 3,6 асть энергии, отводящаяся к моменту спышки лампы 8 в индуктивность, возващается в конденсаторную батарею, лагодаря чему сохраняется высокий ПД устройства. После дозарядки батареи т выпрямителя до максимального выходного напряжения UQустройство готово к следующему циклу работы. Плавное регулирование энергии, раэрнжаемой на лампу , осуществляется за счет изменения уровня компарирования и подачи импульса поджига на лампу в нужный момент времени. Момент подачи открывающего импульса на управляемый вентиль синхронизирован с напряжением питающей сети. Наиболее типичный способ синхронизации импульса - подача его в момент пгшения напряжения на выходе выпрямителя до нулейого значения. Однако возможен временйой сдвиг указанного импульса влево .(опережение) или вправо (запаздывание) по отношению к моменту падения напряжения на выходе выпрямителя до нулевой величины. При сдвиге импульса запуска тиристора влево (опережение) необходимо, чтобы во время перехода энергии из батареи конденсаторов 3 в индуктивность b и последующего разряда батареи на лампу накачки напряжение на батарее конденсаторов было выше, чем напряжение на выходе силового выпрямителя. Величина временного сдви га импульса, открываклцего тиристорный ключ, регламентируется соотношением частоты питающей сети и резонансной 11астоты колебательного контура 3,6. В устройстве исключается возможность импульсных перегрузок зарядных вентилей (а значит и силового трансформатора), потому что зарядное напряжение после предЕЗдущей вспышки лампы не возрастет скачком, а увеличивается практически от нулевого по синусоидальному закону. Причем конден- сатррная батарея уже частично подзаряжена за счет энергии, отводящейся к моменту предыдущей вспышки в накопите/1ьную индуктивность. Все это позволяет отказаться от зарядных токоограничиваю щих элементов (резисторов, дросселей), снижающих КПД всего устройства. Вентильные элементы ключевого устройства также не испытывают перегрузок, так как участвуют лишь в плавных колебательных процессах. . Помимо питания ламп накачки ЭКГ предлагаемое устройство может быть также использовано в различных процессах, где требуется часто повторяющийся заряд емкостного накопителя с последующим разрядом его на потребитель энергии с регулированием энергии, снимаемой с накопителя. Примером может служить электроискровая обработка метгшлов, п лучение электрогидравлического эффекта Юткина, питание различных импульсных устройств и т.д. Формула изобретения Устройство для питания импульсной лампы, в частности лампы накачки оптических квантовых генераторов, работающей в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся импульсов, с плав ным регулированием энергии излучения, содержадее силовой выпрямитель и рабо чую батарею конденсаторов, разряжаему через импульсный трасформатор поджига на лампу, отличающеес я TeMf что, с целью упрощения устройства и повышения его нгшежности, к батарее конденсаторов подключена цепочка из накопительной индуктивности и ключевого устройства, состоящего из неуправляемого вентиля и встречно-паргшлельно с ним соединенного тиристора, управляющий электрод которого подключён к выходу блока, задающего частоту импульсов и синхронизированного с напряжением питающей сети, а трансформатор поджига присоединен к выходу компаратора уровня, обеспечивающего зажигание лампы при снижении напряжения на рабочей батарее до згшанной величины.