Устройство для формирования импульсов тока чередующейся направленности Советский патент 1987 года по МПК H05B41/34 

I65 Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для формирования импульсов тока через газоразрядную лампу на качки активного тела оптического кван тового генератора (ОКГ) с чередованием направленности тока через лампу накачки. Известны устройства для формирования импульсов тока чередующейся нап равленности для питания импульсной газоразрядной лампы, основанные на заряде емкостного накопителя с последующим разрядом его на импульсную га;3оразрядную ламду накачки активного тела оптического квантового генератора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для формирования импульсов тока чередующейся направленности для питания импульсной газоразрядной лампы, работающей в режиме часто повторяющихся вспышек, содержащее рабочую батарею конденсаторов, подключенную к силовой сети через однополупериодный выпрямитель, блок, задающий частоту вспышек и синхронизированный с напряжением питающей сети, две схемы совпадения, соединенные импульсными входами с выходом блока, задающего частоту вспышек, а потенциальными входами - с соответствующими выходами триггера, блок поджига, соединенный входом с выходом блока, задающего частоту вспьшек, а выходы - с клеммой для подключения поджигающего электрода лампы, Недостатком указанного устройства является работа батареи конденсаторов в режиме, полного перезаряда и в связи с этим необходимость использования двухполярных конденсаторов, а также высокие потери энергии на внутреннем сопротивлении конденсаторов. Целью изобретения является обеспечение однополярного режима частичного разряда рабочей батареи конденсаторов и повьппении КПД устройства. Для- достижения указанной цели устройство снабжено блоком задержки, разрядным тиристором и тремя дополнительными тиристорами, первьй из которых соединен своим анодом с положи.тельным выводом рабочей батареи конденсаторов, а катодом - с выводом для подключения одного из силовых электродов лампы, второй тиристор катодом подключен к отрицательному выводу рабочей батареи конденсаторов, а анодомк выводу для подключения другого силового электрода лампы, третий дополнительный тиристор соединен своим анодом с выводом для подключения первого из электродов лампы, а катодом - с отрицательным выводом рабочей батареи конденсаторов, управляющие электроды указанного тиристора и третьего дополнительного тиристора соединены с выходом одной из схем совпадения, а управляющие электроды первого и второго дополнительных тиристоров соединены с выходом другой схемы совпадения, блок задержки своим входом подключен к выходу блока, задающего частоту вспышек, а выходом - к входным цепям упомянутого трихгера. На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства, отражающая характер изменения напряжения и тока в различных узлах устройства. Устройство состоит из однополупериодного выпрямителя 1 (фиг.1), рабочей батареи конденсаторов 2, тиристоров 3,4,5 и 6, импульсной газоразрядной лампы 7, блока 8, синхронизированного с напряжением питающей сети и задающего частоту следования вспышек, схем совпадения 9 и 10, блока 11 поджига газоразрядной лампы 7, схемы задержки 12 и триггера 13. . На временной диаграмме (фиг.2) приведены графики изменения напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя 1 (см. временную ось U,), на рабочей батарее конденсаторов 2 (ось и) на выходе блока 8, задающего частоту следования вспышек (ось Ug) а также форма тока через импульсную газоразрядную лампу накачки 7 (ось I-j,) . Однополупериодный выпрямитель 1 служит для выпрямления сетевого переменного напряжения и зарядки рабочей батареи конденсаторов 2. Последняя служит для накопления электрической энергии и разряда ее на импульсную газоразрядную лампу 7, которая, в свою очередь, является источником света накачки активного тела оптического квантового генератора, не приведенного на фиг.1. Тиристоры 3, 4, 5 и 6 служат для связи рабочей батареи конденсаторов 2 и импульсной газоразрядной лампой 7 и обеспечивают разряд 3bj батареи на лампу импульсами тока требуемой направленности. Блок 8, синхронизированный с напряжением питающей сети, является задатчиком частоты следования вспышек. Импульсы на его выходе синхронны с моментом спада до нулевого значения, проводимой выпрямителем 1 полуволны питающего напряжения. Схемы совпадения 9 и 10, управляемые по своим потенциальным входам триггером 13, служат для передачи сиг налов от задатчика частоты следования вспышек 8 на управляющие электроды соответствующих тиристоров 3,6 и 4,5. Блок 11 служит для усиления сигнала, поступившего с выхода задатчика частоты следования вспышек, и осуществления надежного поджига импульсной газоразрядной лампы 7, Схема задержки 12 исключает возможность отпирания всех четырех тиристоров 3,4,5 и 6 одним и тем же выходным импульсом задат чика частоты 8 поступившего на управляемые входы тиристорных пар 3,6 и 4,5 через поочередно открывшиеся схемы совпадения 9 и 10. Длительность задержки, обеспечиваемая схемой 12, должна быть не менее длительности импульса, снимаемого с выхода блока 8 задатчика частоты, и не более длитель ности полупериода питающей сети. Триг гер 13 служит для управления схемами совпадения 9 и 10 и обеспечения чередования направленности импульсов тока через газоразрядную лампу 7, Устройство работает следующим образом. Рабочая батарея конденсаторов 2 заряжается непосредственно от однополупериодного выпрямителя 1 до амплитудного значения напряжения UQ (фиг.2) В момент t синхронно со спадом проводимой выпрямителем полуволны питающего напряжения до нулевого значения блок 8 задатчика частоты следования вспышек вьщает импульс, поступающий на входные цепи блока 11 поджига -лампы, схемы задержки 12 и на импульсные входы схем совпадения 9 и 10. Через одну из схем совпадения, например 9, открытую по своему потенциальному входу триггером 13, запускающий импульс поступает на управляющие электроды тиристоров 3 и 6. В момент t тиристоры 3 и 6 отпираются, блок 11 обеспечивает поджиг лампы 7 и начинается разряд рабочей батареи конденсаторов 2 импульсом тока положительной направленности через лампу накачки 7. Этот процесс продолжается до момента t, пока напряжение на емкостном накопителе 2 не упадет до уровня деионизации газоразрядного промежутка лампы Пост Известно, что уровень деионизации лампы составляет примерно 10-15% от рабочего напряжения лампы Upi.. В момент t газоразрядная лампа 7 гаснет и тока в дальнейшем не проводит. С некоторой задержкойс дд , на которую рассчитана схема задержки 12, по отношению к моменту t, импульсом, поступившим на счетный вход триггера 13, последний переводится в свое другое устойчивое состояние. Своими потенциальными выходами триггер 13 запирает схему совпадения 9 и отпирает схему совпадения 10. с с момента t,j, когда мгновенное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя 1 превысит уровень остаточного напряжения U , начинается очередной цикл зарядки рабочей батареи конденсаторов 2 напряжением той же (в данном примере положительной) полярности, что и в предыдущем случае батарея 2 вновь заряжается до напряжения Ug. В момент t , когда мгновенное значение напряжения проводимой выпрямителем полуволны станет равно нулю, блок 8 задатчика частоты следования вспышек вьщает импульс, поступающий, как и в первом случае, на входы блока 11 поджига лампы, схемь задержки 12 и на импульсные входы схем совпадения 9 и 10. На этот раз по потенциальному входу оказывается отпертой схема совпадения 10. Поэтому отпирающий-нмпульс поступает на управляющие электроды тиристоров 4 и 5. В момент t тиристоры 4 и 5 отпираются, а блок 11 осуществляет поджиг газоразрядной лампы 7. Начинается очередной разряд рабочей батареи конденсаторов 2 импульсом тока через газоразрядную лампу 7. На этом раз направленность импульса тока через лампу обратна току в процессе предьщущей вспышки. Горение разряда в лампе продолжается до момента t, пока напряжение на батарее конденсаторов 2 не упадет до уровня деионизации газоразрядного промежутка лампы Up;, . В момент tj лампа гаснет, тирисгоры 4 и 5 запираются. Как и в первом случае, с некоторой задержкой рд относительно моме.нта t триггер 5654 13 переводится в свое первоначальное положение, отпирает схему совпадения 9 и запирает схему совпадения 10, после чего устройство готово к новому циклу операций. Частота следования вспышек регулируется перестройкой блока 8. Применение в предложенном устройстве трех дополнительных тиристоров и схемы задержки позволяет обеспечить работу батареи конденсаторов в однополярном режиме частичного разряда. делает возможным применение однополярных конденсаторов и приводит к снижению потерь на внутреннем сопротивлении конденсаторов. Помимо питания ламп накачки активного тела оптических квантовых генераторов предлагаемое изобретение может быть использовано в стробоскопической и кинопроекционной аппаратуре в мощных импульсных осветительных устройствах и ..д.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИ-Я И>&ШУЛЬСОВ ТОКА ЧЕРЕДУЮЩЕЙСЯ НАПРАВЛЕННОСТИ для питания импульсной газоразрядной лампы,'работающей в режиме часто повторяющихся вспышек, содержащее рабочую батарею конденсаторов, подключенную к силовой сети через одно- полупериодный выпрямитель, блок, задающий частоту вспышек и синхронизированный с напряжением питающей сети две схемы совпадения, соединенные импульсными входами с выходом блока, задающего частоту вспышек, а потенциальными входами - с соответствующими•выходами триггера, блок поджига, соединенный входом с выходом блока, задающего частоту вспышек, а выходом - с клеммой для подключения поджигающего электрода лампы, отличающееся тем, что, с целью обеспечения однополярного режима частичного 'разряда рабочей батареи конденсаторов и повышения КПД устройства, оно снабжено блоком задержки, разрядным тиристором и тремя дополнительными тиристорами, первый из которых соединен своим анодом с положительным выводом рабочей батареи конденсаторов, а катодом - с выводом для подключения одного из силовых электродов лампы, второй дополнительный тиристор катодом подключен к отрицательному выводу рабочей батареи конденсаторов, а анодом - к выводу для подключения другого силового электрода лампы, третий дополнительный тиристор соединен своим анодом с выводом для подключения первого из указанных силовых электродов лампы, а катодом - с отрицательным выводом рабочей батареи конденсаторов, управляющие электроды указанного разрядного тиристора и третьего дополнительного тиристора соединены с выходом одной из схем совпадения, а управляющие электроды первого и второго дополнительных тиристоров соединены с выходом другой схемы совпадения, блок задержки своим входом подключен к выходу блока, задающего частоту вспышек, а выходом - к входным цепям упомянутого триггера.сл4^О СЛ Oi

О

Сеть

фиг.1

4 5