Устройство питания импульсных газоразрядных ламп Советский патент 1978 года по МПК H05B41/30 

(54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП разрядной лампе во г,)емя последовательшлх вспышек, увеличение срока службы иь/п льс- кой газораорвдной пампы и улучшении теплового режима работы импульсной газоразрядной лак;пы за счет равномерного нагре- ва ее электродов. Эта цель достигается тем, что устройст во питания имх гльсных газоразрядных ламп снабжено подключенными к цепи питания импульсной пампы компараторами положитепь- ного и отрицательного уровня, которые через схемы совпадения и блок захгигания подключеюз к зажигаюн ему электроду лампы и делителем частоты, выход которого подключен к управляющему электроду ключевого блока и через триггер - к схемак совпа дения. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства, отражающая характер изменения напряжения в различных узлах устройства. Устройство состоит из однополупериодно го выпрямителя 1, подключенных параллельн к нему ключевого устройства (тиристор 2 и диод 3). катушки 4 и|щуктивноста, рабочей батареи конденсаторов 5, импульсной газоразрядной лампы 6; а тшсже из комгшраторов 7 и 8 соответственно положительного отрицательного уровней, которые своами входами связань с рабочей батареей конден саторов 5, а выходами соединень с нмтгульс ными входами схем 9 и 10 совпаде5-гая, из устройства 11 поджига импульсной лампы 6, из блока, задаюБ его частоту вспышек, и синхронизированного с напр5И ени€ м питак щей сети делителя 12 частоты, связа1да.ого своим .выходом с управляющим электродом тиристора 2 и счетйым входом триггера 13 который своими выходными цепями связан с потенциальными входами схем 9 и 10 совпадения. На фиг. 2 приведены временные диаграМ tvibi работы устройства: изменение напрял е НИИ на выходе выпрямителя 1 (см. времен™ ную ocblj,,,,.., }, на выходе блока делите iabUlp . ля 12 частоты (осьЦд цу, на выходе схем 9 и 10 совпадения (оси U.. с 9 с c.iO а также на рабочей батарее конденсаторов (ось UboiT. Однополунериод1а,1Й выпрямитель 1 служит длявыпря 1лешш переменного напряже ния. подаваемого с вторичной обмотки сило вого трансформатора, не показанного на сх ме. Рабочая батарея ковденсаторов 5 служит для накопления электрической энергии и разряда ее на им.пульсную газораарял, лампу 6, которая, в свою очередь, является исачэчником света накачкн активного тела оптического квантового генератора. Катушка 4 индуктивности служит для 1зменения полярности напряже1гая на батарее кон. денсаторов 5, а также для накопления отведенной в нее из рабочей батареи конденсаторов S избыточной энергии и последующего возврата этой энергии в батарею. Ем.кость батареи конденсаторов 5 и вел гчина индуктивности подобраны таким образом, чт1-; резонансная частота контура 4-5 приблизительно равна удвоенной частоте питающей сети. Управляемый тиристор 2 и диод 3 слу жит для соединения катущки индуктивности с рабочей батареей. Схемы совпадения служат для передачи сигналов с компараторов 7 и 8 на устройство 11 поджига. Компара тор 7 положительного уровня выдает сигнал при снижении нагфяжения положительной полярности на батарее конденсаторов 5 до требуемого значения. Компаратор 8 отрица . тельного уровня выдает сигнал гфи снижении абсолютной величины отрицательного напр женин на батарее конденсаторов 5 до требуемого значения. Делитель 12 частоты выдает нп вход тиристора 2 и триггера 13 импульсы с требуемой чартотой следования, синхронные с моментом спада напряжения на выходе вып-. рямителя 1 до нулевого значения. Триггер 13 служит для поочередного включения схем 9 и 10 совпадения. Устройство работает следующим образом. Рабочая батарея конденсаторов 5 заря- жается непосредственно от омнополупериодного выпрямителя 1 до амплитудного значения напршкения + tJo ни фиг. 2). на выходе выпряьжителя. Делитель 12 частоты вырабатывает с требуемой частотой повторения импульсы, синхронные с момен- том спада напряжения на выходе выпрями- теля 1 до нулевого значения. Эта импульсы nocTynajOT на управляющий электрод тора 2 и на счетшлй вход T-pifrrepa 13. С открытием тиристора 2 в момент i g (см. фкг- 2) в колебательном контуре, образо- Я1анном емкостью рабочей батареи ко аден- саторов 5 и инду1 т -шностью катушки 4, начинае1х;я колебательный процесс, в результате которого избыточная энергия из батареи конденсаторов 5 отводится в катушку 4 индуктивности. Триггер 13 с момента L чо« рез СВОЕ потенциальшзш ВЬЕХОДЫ разрешает щюхождение сигнала на устройство 11 поджига через из схем совпадеьшн, нап ример через схему 9„ При снижешш иапрэжедаш ш рабочей батарее ковденсаторов S в момент t j до требуемого значения компаратор 7 положительного уровня выда1эт импульс, поступающий через открытуао схе-« му 9 совпадакия на устройство иоджкт а HNVпульсной пампы G. В интервале bi-i., / - I происходит короткая всгтьлика ,для сети час тотсй 5О Гц , длительность вспышки i-1 - с), за время которой оставше еся в рабочей батарее конденсаторов 5 требуемое количество энергии разряжается на импупьсную газоразрядную лампу 6. При этом пол$фность приложенного к лампе 6 напряокений соответствует первоначальной полярности зйряда батарри конденсаторов 5 и на фиг. 1 без скобок. В результате колебательного процесса, протекающего в контуре 4-5, избыточная энергия возвращается назад в батарею конденсаторов 5, что обеспечивает высокий КПД устройства. При этом в первый полупериод колебательного процесса ток лротекает через тиристор 2, а во второ. полупериоде - в обратном направлении через диод 3, тиристор же 2 запирается. После дозарядки рабочей батареи ко1щеноаторов 5 от выпрямителя до значения напряжения + УО устройство готово к осуществлению второй вспышки. В момент 4. 2 сигнал с выхода делителя 12 частоты поступает на управляющий электрод тиристора 2 и счет ход триггера 13. Триггер 13 переходит в другое, устойчивое положение, подает разрешающий сигнал на потенциальный вход 1О совпадения и загфешаюшкй сигнал на потенциальный вход cxevai 9 совпадения. Тиристор 2 открывается, и в колебательном контуре 4-5 начинается очередной .цшсл колебательного процесса. При сни жении напряжения на рабочей батарее конденсаторов в момент т. до уровня + j компаратор положительного уровня, как и в первом случае, выдает сигнал, который lie проходит через схему 9 совпадения, закрытую по потендиальном входу. Вспьп-1 ки импульсной лампы 6 в момент i не ггроисходит, колебательный процесс в конту ре, образованном емкостью рабочей батаре конденсаторов 5 и иидут тивностью катушки 4, продо/1жае1ся без изменений. Рабочая батарея кояденсаторов 5 к 1ло- менту Ч.д полностью перезаряжается до нап ряжеиня ITj-j (l -Ujj + о для гфостоты изложения активными потерями пренебречь). Далее начинается переход энергии из батареив катушку индуктивности. При с Шжешш абсолютного значе -шя отрицательного напряжения па рабочей бата рее конденсаторов 5 в момент i. до требуемого значения tJ|(i-Uj«i-tJ|) компаратор отрицательного уровня выдает импульс, который через открытую схему 1О совпадения поступает на устройство цоджига импульсной лампы 6, Как и в первом случае, происходит короткая всгп.ипка лампы, за время которой оставшс еся в батарее конденсаторов 5 требуемое количество энергии разряжается на импульснуюлампу 6. Однако на этот раз полярност1. напряжения, приложенного к импульсной лампе 6, обратна полярности первоначального заряда батареи ковдепсаторов 5 и указана на фиг. 1 в скобках. После вспышки избыточная энергия, отведенная в катушку 4 индуктивности, в результате протекающего в контуре 4-5 колебательного процесса возвращается в рабочую батарею конденсаторов 5, что обеспечивает высокийКПД усиройства. После дозарядки рабочей батареи когщенса- торов 5 от выпрямителя 1 до амплитудного значения напряжения + ХГ устройство готово к новому циклу операций. Таким образом, создаются условия, при которых в серии последовательных вспышек полярность напряясения, прикладываемого к 1ГК1П льсной лампе 6 во времени вспышек, автомвтически чередуется. Плавная регулировка энергии, разряжаемой на импульсную лампу, осуществляется соответствующей перестройкой уровня компарирования. Регулировка частоты следования вспышек осуществляется перестройкой делителя 12 частоты. После каждой вспышки избыточная энергия; отведешшя предварительно в катушку инд5кт11вности, не рассеивается безвозвратно, а возвращается в рабочую батарер, KOIJденсаторов 5. Благодаря этому обеспечивается высокий |КПД устройства. В устройстве исключена возмох пость импульс ых перегрузок однополупериодлого выггрямит-еля 1, так как зарядное напряжение после предыдущей вспышки плавно возрастает от н::,левого значения по си1;усоидально лу закону. При атом рабочая батарея конденсаторов 5 уже частично зар5окена за счет энергии, отводимой к моменту npe№sдущей вспышки в катушку 4 индуктивности. Это позволяет отказаться от токоограничи- Бающих зарядных элементов (резисторов, дросселей), снижающих КПД всего устройства. Т1ФИСТОР 2 и диод 3 также но испы-. тывают перегрузок поскольку участвуют в плавных колебательных процессах. Электрогсная cxeNfa управления отличается простотой, наличием лишь двух выходных цепей угфавления. Для ос -шествл1-} ия одной вспышки схема управлеття выдает лишь два управляющих импульса. Все это с тяес-геенно повышает надежность уст юйства, При ененве в устройстве комз арато}юв положительного и отркнателытого уровней. двух схем совпадения и тригтера позволя-ет обеспечить автоматическое чередование полярности напряжения, прикладываемого к импульсной лампе во время пocлeдoвaтeлtJ- Hbix вспышек, увеличить срок службы лампы улучшить тепловой режим работы и повысит допустимую средюою мощность рассеяния им пульсной газоразрядной лампы. Формула изобретения Устройство питания импульсных гаэоразрадных лам;1, в частности ламп накачки оптического квантового генератора, работающего в режиме как одиночных, т&к и часто повторяющихся вспышек с плавной регулиров кой энергии, разр5 каемой на ш -гпульсную лампу, содержащее однополупериодный выпрямитель, рабочую батарею ко1щенсаторов, катушку индуктивности и ключевой блок, состоящий из тиристора и встречио-параллел1уно соединенного с HICM диода, о т л и чающееся тем, что, с целью автома тического чередования полярности напряжения, прикладываемого к импульсной лампе, увеличения срока ее службы, улучшения теп лового режима работы, устройство снабжено подключенными к цепи питания импульсной лампы компараторами положительного и отрицательного уровня, которые через схемы совпадения и блок зажигания подклю чены к зажигающему электроду лампы, и делителем частоты, выход которого подклю чен к управляющему электроду ключевого блока и через триггер - к схемам совпадем ни я. Источники информации, принятые во вни« мание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР N 421151, кл. Н 05 В 1/30, 1971. 2.Бепостоцкий Б. Р. и др. Основы лазерной техники/Сов-радио, 1972, с. 251-252.

0

-Сеть

jL i Bttnp,

Фиг. 2 t2 О « S