Устройство для формирования импульсов тока Советский патент 1979 года по МПК H05B41/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА ти, к другой точке которой параппепьно емкостному накопигегао и кпеммам для подклх чения лампы включен симистор. Управляющий электрод последнего через бпок регулируемой задержки соединен со входом задатчика частоты следования вспышек и блоком зажигания а через блок регупиремой задержки и триггер - со схемами совпадения. На фиг. -1 приведена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2-8 - временные диаграммы, харак теризующие изменение напряжения и токов в различных узлах устройства{на фиг. 2 - диаграмма напряжения на клем мах источника переменного напряжения; на фиг. 3 - диаграмма напряжения на .выходе задатчика частоты; на фиг. 4,5диаграммы напряжений на выходах формирователя синхросигналов; на фиг. 6 - диаграмма напряжения на емкостном накопителе; на фиг. 7 - диаграмма тока через импульсную лампу; на фиг. 8 - диаграмма тока через симистор). Устройст-во содержит управляемый ключевой блок 1, емкостный накопитель 2, подключенный к ктпочевому блоку 1 через управляемый выпрямитель, состоя щий из встречно-параллельно соединенных тиристоров 3 и 4, параллельно соединенные симистор 5 и газоразрядную пампу 6, подключенные к емкостному накопителю через катушку индуктивности 7, схемы совпадения 8 и 9, связанные импульсными входами с соответствуюши ми выходными цепями формирователя синхросигнапов Ю, а потенциальными входами - с соответствуицощими выходными цепями триггера 11. Устройство содержит также компаратор уровня 12, соединенный управляющим входом с емкоствым накопителем 2, а выходами - с ключевым блоком 1 и формирователем синхросигнапов 1О, задатчик 13 частоты следования вспышек, соединенный выходом с блоком зажигания 14 газоразрядной пампы 6, со входом триггера 11 и со входом блока, ре гулируемой задержки 15, выход которого соединен с управляющим электродом симистора 5. Ключевой бпок 1 подает переменное напряжение от источника питания на управляемый выпрямитель, состоящий из встречно-параппепьно включенных тиристоров 3 и 4 и осуществляющий за рядку емкостного накопителя 2 до заданного уровня напряжения требуемой попярности. Емкостный накопитепь 2 служит для накопления электрической энергии и последукнцего разряда ее на импульсную лампу 6, которая является источником света накачки активного тепа ОКГ. Катушка индуктивности 7 образует с емкостью накопителя 2 колебательный контур и служит для возврата гии, неизрасходованной в процессе вспышки из разрядного контура 2-7 в емкостной накопитель 2 с переполаосовкой последнего. Симистор 5 предназначен шга шунтирова1гая импульсной лампы 6 в требуемый момент вспышки и формирования тем самым крутого задаего фронта им- пульса тока через пампу. Схемы совпа- дения 8 и 9, управляемые по потенциальным входам триггером 11, служат дяя передачи сигналов от формирователя синхросигналов 10 на управляющий эгеектрод соответствующего тиристора 3 и/го 4. Компаратор уровня 12 предусмотрен для запирания ключевого блока 1, а также для снятия разрешающего сигнала с формирователя 10 при достижении напряжением на емкостном накопителе 2 заданного уровня. Задатчиком частоты следования вспышек 13 осуществляется через блок 14 по джиг импульсной лампы 6, а также запуск блока регулируемой задержки 15 и управление триггером 11 по его счетному входу. Блок зажигания 14 служит для усиления сигнала, снятого с задатчика частоты 13 и обеспечения надежного пампы 6. Блок регулируемой задержки 15 предназначен для обеспечения задержки момента открытия симис- тора 5 по сравнению с моментом начала вспышки импульсной пампы 6, и управления тем самым длительностью светового импульса. Формирователь синхросигнапов работает следукщим образом., На синхронизирующий вход формирователя 1О подается переменное сетевое напряжение. На управляющий вход блока с компаратора уровня 12 подается разрешающий сигнал. При этом на одном выходе формирователя Ю генерируются пачки импульсов в интервалах времени, соответствующих положительным попупериодам напряжения сети, а на другом выходе пачки импупьсов в интервалах, соответствующих отрицательным попуперводам. При снятии разрешающего сигнапа с управлзнощего входа формирсдаатеяя 10 генерация импупьсов прекращается. Начало генерации пачки импульсов на пюбом из выходов возможно лишь синхрон но с перезсодом сетевого напряжения через нулевое значение. Частота импульсов в пачке должна быть выше частоты питаюшей сети и равна 15 кГц. Предложенное устройство работает следу ощим образом. В начальный момент времени Т-д ког да емкостной накопитель не заряжен, комларатор уровня подает разрешающий сигнал на ключевой блок 1 и формирователь синзфосигналов 10, а триггер 11 подает разрешающий сигнал на одну из схем совпадения, например схему совпа дения 8. Зарядка же емкостного накопителя начинается лишь с момента tjji синхронного с переходом питающего напряжения через нуль, когда с формирователя синзфосигналов 10 на управл$пощий электрод тиристора 3 начинает по ступать серия импульсов. Процесс заряд ки емкостного накопителя 2 продолжает ся до момента 27 когда напряжение на накопителе достигает требуемой ве- Г ИЧИны- -Т1р, В этом момент компаратор уровня 12. снимает разрешающий сигнап с ключевого блока 1 и формирователя синкросигнапов 1О. Ключевой блок 1 запирается; что прерьгеает процесс зарядки емкостного накопителя 2. Одновре менно формирователь синхросигналов 1О прекращает генерацию управляющих импульсов. В таком состоянии устройство находится до момента t -i i когда с вы- хода задатчика частоты 13 на вход бло ка зажигания поступает импульс. Этот сигнал, будучи усиленным блоком 14, инициирует разряд емкостного накопителя 2 через катушку индуктивности 7 на импульсную газоразрядную лампу 6. Одновременно осуществляется запуск бл ка регулируемой задержки 15 и перевод триггера 11 в другое ; устойчивое положение. В момент t,- определяемый длительностью задержкиС д.,триггер 11 (когда процесс разряда емкостного накопителя 2 на импульсную лампу 6 еще не закончился), на управлякииий электрод симистора 5 поступает импуль Симистор 5 отпирается, его сопротивление становится значитеяьно меньшим, чем внутреннее сопротивление лампы, и дальнейший разряд емкостного накопителя 2 продолжается через катушку индуктивности 7 и симистор 5, минуя импульсную пампу 6. Тем самым обеспечивается формирование крутого заднего фронта импульса тока. Энергия же, не израсходованная за время вспышки, в результате колебательного процесса, возникшего в контуре Ф-5, через открытый симнстор 5 за интервал t4-is возвращается в емкостной накопитель 2, перезаряжая последний до некоторого значения напр ;1жения Ц с полярностью, обратной первоначальной,С момента t,, когда на клеммах А-А начинает возрастать по абсолютной величине отрипатепьное напряжение (см. фиг. 2), на упра&ляющий электрод тиристора 4 с выхода формирователя Ю через открытую по потенциалу схему ссдападения 9 поступает серия управляющих импульсов. Процесс дозарядаи емкостного накопитегш 2 продолжается до момента t „ когда напряжение на накопителе принимает требуемое значение -ТГр -, равное ло абсошотному значению величине .И но обратное по полярности. С момента tY компаратор уровня 12 снимает разрешающие сигналы с управяюящнх входов ключевого блока 1 н формирователя 1О. Ключевой блок запирается и прекращает процесс зарядки емкос- ного накопителя. Тиристор 4 также запирается. Одновременно формирователь синхросигналов 1О прекращает подачу серии импульсов на управляющий элекч род тиристора 4 через открытую схему совпадения 9. В таком состоянии yc-i ройство находится до момента i-g, когда с выхода задатчика частоты 13 на вход блока зажигания 14 поступает импульс, инициирующий разряд емкостного накопителя 2 на газоразрядную лампу 6. При этом направление тока через импульсную лампу противоположно направлению тока в предыдущей вспышке, В этот же момент ig осущес1 ляется запуск блока регулируемой задержки 15 и перевод триггера в первоначальное устойчивое положение. В момент ip(t9-tg- C5oAV когда процесс разряда емкостного накопителя 2 на лампу 6 еще не aaKOHHHncHt на управляющий электрод симистора 5 с выхода блока регулируемой задержки 15 поступает импульс. Симистор 5 ot пирается и шза тирует своим визквм со противлением импульсную лампу 6. С момента i-o разряд через импульсную газоразрядную лампу практически прекращается. Энергия же, не израсходованная за врюмя вспышки, в результате колебательного процесса в контуре 2-7 через открытый симистор 5 за интервал времени tg возвращается в емпостной накопитель 2, что обеспечивает высокий КПД устройства. При этом накопитель 2 подзаряжается до некоторого значения напряжениями, первоначапьной пошфности (показано на фиг. 1 без скобок). После дозярядаи емкостного накопителя до напряжения + и устройство готово к спедукяцему цик71у работы.

Плавная регулировка длительности импульса тока через газоразрядную лампу осуществляется перстройкой блока регулируемой задержки 15 (т. е. изменением длительности1зз,,13е личина максимальной задержки макс-- ™ ® быть меньше длительности полного разряда емкостного накопителя 2 на импульсную лампу 6. Плавная регулировка энергии, накапливаемой & емкостном накопителе 2 к моменту вспышки, осуществляется перестройкой компаратора уровня 12, Плавная регулировка частоты следования вспышек осуществляется перестройкой задатчика частоты 13.

В устройстве имеется электронная система блокировки, исключающая возможность подачи импульса по джига на газоразрядную яампу в те интервалы вре мени, когда процесс зарядки емкостного накопителя еще не закончен. Устройство содержит также систему первоначальной синхронизации триггера 11с напраяжением питающей сети, обеспечивающую четкий запуск всего устройст ва и его работу при высоких (дос,часто- ты питающей сети) частотах следования вспышек.

Таким образом, предложенное устройство при питании газоразрядной лампы обеспечивает формирование импульсов тока с крутым задним фронтом и автоматически чередукхцейся полярностью Использование симистора, формирователя синхросигналов, блока регулируемой задержки и управляемого выпрямителя, состоящего из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, позволяет увеличить срок службы, улучшить тепловой режим работы и повысить допустиму среднюю мощность рассеяния импульсной газоразрядной лампы, а также исктцочить необходимость интенсивного отвода рассеиваемого тепла из устройства и повысить его КПД.

Область применения предложенного изобретения не ограничивается лишь питанием ламп накачки ОКГ. Оно может

быть использовано также для возбуждения и исследования люминесценции, в стробоскопической и кинопроекционной аппаратуре, в мощных импульсных фотоосветительных устройствах.

Формула изобретения

Устройство для формирования импульсов тока через импульсную газоразрядную лампу накачки активного тела оптического квантового генератора, работающую в режиме часто повторяющихся вспышек, содержащее емкостной накопитель, катушку индуктивности, управляемый ключевой блок, компаратор уровня, триггер, две схемы совпадения, блок зажигания и задатчик частоты следования вспышек, отличающееся тем, что, с целью улучшения теплового режима устройства и аовышения КПД оно снабжено управляемым выпрямителем, выполненным на встречно-параллельно включенных тиристорах, управляемым формирователем синхросигналов симистором и блоком регулируемой задержки, причем силовой вход управляемого выпрямителя подключен к выходу кшочевого блока, силовой выход - к общей точке емкостного накопителя и катушки индуктивности, а управляющие электрощ г тиристоров через схемы совпадения подключены к формироватегао синхросигналов, управляющий вход которого через компаратор уровня подключен к общей точке емкостного накопителя и катушки индуктивности, к другой точке которой параллельно емкос- ному накопителю и клеммам дпя подключения лампы включен симистор, управляющий электрод которого через блок регулируемой, задержки соединен со входом задатчика частоты следования и блоком зажигания, а через блок регулируемой задержки и триггер-со схемами совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i..runischiHBsng.tJ.Xschokke Qpoinachen .5c.Unstnum. Vo8. 45,we4.p.598-599, Appie 1974..

2. Авторское свидетельство №546249, кл. И 05 В 41/30, 1974.