Устройство для питания импульсных ламп накачки оптических квантовых генераторов Советский патент 1978 года по МПК H05B41/30 

выдает сигнал на вспомогательную цепь искусственной коммутации для запирания зарядного ключевого устройства. После запирания последнего происходит перекачка энергии из зарядной индуктивности через диод в рабочую батарею конденсаторов. Далее осуществляется поджиг импульсной газоразрядной лампы накачки и разряд на нее рабочей батареи конденсаторов. Электронная схема управления за каждый цикл работы устройства выдает по разделенным каналам три последовательных импульса: импульс открытия зарядного ключевого устройства; импульс управления вспомогательной цепи искусственной -коммутации и импульс поджига лампы. Кроме того, схема управления через квадратичный усилитель и сумматор осуществляет компарирование уровня напряжени на рабочей батарее конденсаторов 2.

Недостаток такого устройства заключается в том, что регулировка уровн накачки производится путем компарирования высокого напряжения на рабочей батарее конденсаторов и прерывания больших зарядных токов, что приводит к низкой помехозащищенности высокоомных цепей квадратичного усилителя ч низкой надежности устройства.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности .и надежности устройства.

Цель достигается тем, что устройство питания импульсных ламп накачки ОКГ, содержащее однополупериодный выпрямитель, рабочую батарею конденсаторов, катушку индуктивности, блок задержки и ключевой блок, снабжено формирователем тактовых импульсов, синхронных с напряжением питающей сети, выход которого подключен к управляющему электроду ключевого бдока и . через блок задержки к зажигающему электроду лампы, причем катушка индуктивности выполнена переменной.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временная диаграмма работы устройства

Устройство питания импульсных лам накачки ОКГ содержит однополупериодный выпрямитель 1, управляемый вентиль 2, диод 3, вариометр 4, рабочую батарею конденсаторов 5, импульсную лампу б накачки, ф ормирователь 7 тактовых импульсов, линию iB задержки. К выходу однополупериодного выпрямителя 1 подключены параллельно рабочая батарея конденсаторов 5, импульсная лампа б и цепочка последовательно соединенных ключевого устройства и вариометра 4. Выход формирователя 7 тактовых импульсов соединен с управля.клцим входом управляемого вентиля 2 и входом линии 8 задержки, выход которой подключен к устройству поджига импульсной газоразрядной лампы 6.

На временной диаграмме работы устройства приведены графики изменения напряжения на выходе выпрямителя (см. временную ось Ut,vxnp. )/ на выходе линии 8 задержки (ось Uj,.j. ) , на рабочей батарее конденсаторов 5 (ось Satn. ), на формирователе 7 тактовых импульсов (ось иформ.у

Однополупериодный выпрямитель 1 выпрямляет, переменное напряжение, подаваемое со вторичной обмотки силового трансформатора. Рабочая батарея конденсаторов 5 служит для накопления электрической энергии и разряда ее на импульсную лампу б, которая,

в свою очередь, является источником

света накачки активного тела ОКГ. Вариометр 4 является вспомогательным накопителем энергии и служит для накопления отведенной в него из рабочей батареи конденсаторов 5 избыточной Энергии, а также последующего возврата энергии в батарею.

Ключевое устройство состоит из управляемого вентиля 2 и встррчнопараллельногр с ним диода 3 и подключает вариометр 4 к батарее конденсаторов 5. Формирователь 7 формирует импульсы, синхронные с напряжением питающей сети и следующие с требуемой частотой повторения..Линия 8 задержки служит для осуществления постоянной по времени задержки импульсов, поступающих на устройство поджига импульсной лампы б накачки, относительно импульсов, поступающих на управляющий вход управляемого вентиля 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Рабочая батарея конденсаторов 5 заряжается непосредственно от однополупериодного выпрямителя 1 силовой сети до амплитудного значения напряжения UQ (см. ось U5o.T на фиг.2) на выходе выпрямителя. Формирователь 7 тактовых импульсов вырабатывает с требуемой частотой следования импульсы, синхронные с моментом спада напряжения на выходе выпрямителя до. нулевог значения (см. моменты tj, и tj и ось иформ.на фиг. 2). Эти .синхроимпульсы поступают на управляющий вхом управляемого вентиля 2 и на вход линий 8 задержки. С открытием управляемого вентиля 2 (см.первый цикл операций на фиг. 2) начинается отвод из быточной энергии из рабочих батарей конденсаторов 5 в вспомогательный накопитель энергии - вариометр 4. Процесс отвода энергии длится протлежуток времени ЛюЭ., определяемый моментс 1 ti (см.фиг.2), когда с выхода линии 8 постоянной задержки запускающий импульс поступает на устройство поджига импульсной лампы ii.. К этому времени в результате колебательного процесса, начавшегося в контуре, рабочая батарея конденсаторов 5 - вариометр 4 с началом отвода энергии в вариометр, напряжение на рабочей батарее конденсаторов падает с .максимальной величины UQ до требуемого значения .первый цикл операций по оси и дд-на фиг, 2). В момент t происходит кратковременная вспышка, за время которой требуемое количество энергий, оставшееся в рабочей батарее конденсаторов, разряжается на лампу 6 накачки. Далее в результате колебательного процесса, происходящего в контуре, батарея конденсаторов 5 - вариометр 4, осущест-, вляется возвращение энергии из вариометра в рабочую батарею, благодаря чему сохраняется высокий КПД устройства. Причем первые полпериода ток протекает через управляемый вентиль 2 а вторые полпериода в обратном направлении - через диод 3. Управляемый вентиль 2 запирается и может быть открыт вновь лишь при поступлении сигнала на его управляющий электрод. После дозарядки рабочей батареи от .выпрямителя до напряжения Но цикл операций может быть повторен (см.например, второй цикл операций с момента t на фиг.2).

Плавная регулировка энергии, разряжаемой на. лампу накачки, осуществляется за счет изменения индуктивности вариометра 4, и как следствие этого, перестройки собственной частоты колебательного контура, образованного емкостью рабочей батареи конденсаторов 5. и индуктивностью вариометра 4. Два цикла этих операций, начинающиеся соответственно в моменты времени Ьд и t , приведены на временной диаграмме на фиг. 2. В первом случае индуктивность вариометра сравнительно велика и за интервал времени Сзсм). 1 t-o напряжение на рабочей батарее конденсаторов 5 успевает упасть от своей амплитудной величины Ug до значения и. Во втором случае индуктивнос вариометра 4 уменьшена и за такой же по. длительности интервал СааЗ ч t-o напряжение на батарее 5 к моменту вспышки лампы б tj. подает до значения .Однако в обоихслучаях избыточная энергия, предварительно отведенная в вариометр, после осуществления вспышки газоразрядной лампы возвращается в рабочую батарею конденсаторов, что позволяет сохранять; высокий КПД устройства.

В данном устройстве исключена возможность импульсных перегрузок однополупериодного выпрямителя 1, так как зарядное напряжение после предыдущей вспышки, синхронизированной с напряжением питающей сети, возрастает не скачком, а от нулевого значения по синусоидальному закону. При .этом рабочая батарея конденсаторов ух частично заряжена за счет энергииf .

отводимой к моменту предыдущей вспыаки в вариометр. Это позволяет отказаться от токоограничивакнцих заряд,ных элементов (резисторов, дросселей, снижающих КПД всего устройства. Вентильные элементы не испытывают перегрузок, так как участвуют .лишь, в плавных колебательных процессах. Электронная схема управления отличается простотой, поскольку за один цикл операций вырабатывает лишь два импульса, жестко связанных друг с другом во времени. Компарирования высоких напряжений с помощью высокоомных делителей и пороговых устройств не производится. Это существенно повышает помехозащищенность и надежность устройства. Применение в устройстве вариометра, формирователя тактовых синхроимпульсов и линии задержки позволяет повысить его помехоустойчивость и надежность, а также упростить конструкцию.

Область применения данного устройства не ограничивается лишь питанием ОКГ. Оно может быть применено в различных процессах, требующих часто повторяющихся зарядов емкостного накопителя с последующим кратковременным мощным регулируемым разрядом его на потребитель энергии. Примерами могут быть электроискровая и импульсная элетромагнитная обработка материалов, получение электрогидравлического эффекта и т.д.

Формула изобретения

Устройство питания импульсных ламп накачки оптических квантовых генераторов, работающих в режиме как одиночных, так и часто повторяющихся вспышек с плавной регулировкой энергии накопителя, содержащее однополупериодный выпрямитель, рабочую батарею конденсаторов, катушку индуктивности, блок задержки,ключевой блок, состоящий из управляемого и неуправляемого вентилей, о т л и ч а ю щ е .с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и надежности, оно снабжено формирователем тактовых импульсов, синхронных с напряжением питакнцей сети, выход которого подклю-. чен,к управлянвдему электроду ключевого блока и через блок задержки к зажигающему электроду лампы, причем катушка индуктивности выполнена переменной.

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Вакуленко В.М. и др. Зарядка емкостногр накопителя от сети переме 1ного напряжения , ПТЭ, 1970,

5, с. 112.

2.Белостоцкий Б.Р. йсновы лазерной техни.кн , М., Советское

,ралио , 1972, с. 251-252.