一种大功率氙灯脉冲预电离供电电源系统的制作方法_2

文档序号:9166038阅读:来源:国知局
电系统电路图;
[0025]图3:脉冲充电系统电路图;
[0026]图4:高压发生器电路图;
[0027]图5:三级放大钕玻璃激光器光路图;
[0028]图6:三级放大钕玻璃激光器输出的光斑能量分布图。
[0029]图中标记:1_氙灯;2_触发丝;3_高压发生器;4_主放电直流电源;5_预电离脉冲电源;6_反向隔离二极管;7_激光振荡器;8_预备放大器;9-第I级放大器;10-第II级放大器;11_氙灯①;12_氙灯②;13_氙灯③;14_直流充电系统;15_脉冲充电系统。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0031]如图1所示,本发明提出了一种大功率氙灯脉冲预电离供电电源系统,包括:氙灯1、触发丝2、高压发生器3、主放电直流电源4、预电离脉冲电源5、反向隔离二极管6。所述触发丝2缠绕在所述的氙灯I的灯体上;所述的高压发生器3为可以产生瞬间上万伏电压的变压电路,高压发生器3的输出端分别接所述触发丝2的两端;所述的主放电直流电源4为储能电容,并由直流充电系统14给其充电,主放电直流电源4的正极串接所述反向隔离二极管6的正极,主放电直流电源4的负极连接所述氙灯I的负极;所述的反向隔离二极管6的负极连接所述氙灯I的正极;所述的预电离脉冲电源5的正极连接所述氙灯I的正极,所述的预电离脉冲电源5的负极连接所述氙灯I的负极。
[0032]所述反向隔离二极管6为上海整流器厂生产的ZP300A5000V型快速高压隔离二极管,触发丝2为镍铬合金丝,主放电直流电源4为储能600 yF电容,由直流充电系统14给其充电,预电离脉冲电源5为I yF的电容,由脉冲充电系统15给其充电。
[0033]本发明提出的一种大功率氙灯脉冲预电离供电电源系统的工作原理和过程为:
[0034]由所述的高压发生器3提供瞬间上万伏的触发电压,用以电离所述的氙灯I中的氙气,接着由所述的预电离脉冲电源5提供着火电压,所述着火电压为数千伏特,一般常用值为3000-4000V,视具体的氙灯参数而定,维持100-200mA的电流,使氙灯I保持低阻导通状态,所述反向隔离二极管6防止着火电压加载在主放电直流电源4之上;当预电离脉冲电源5放电完毕,反向隔离二极管6两端电势差形成反转,从而导通,进而由主放电直流电源4为氙灯I提供正常所需的工作电压,所述工作电压为数千伏特,视具体的氙灯参数而定,一般常用值为2000-3000V。
[0035]如图2所示,为直流充电系统电路图。直流充电系统14为全桥定频电压式充电电路,所述直流充电系统14包括:三极管Q1、Q2、Q3、Q4,二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D8、D9,电感LI,升压变压器Tl ;
[0036]Ql的集电极与Q3的发射极之间接入经稳压器稳压后的380V电压,Ql的集电极与Dl的负极相连,Ql的发射极与Dl的正极相连;Q2的集电极与D2的负极相连,Q2的发射极与D2的正极相连;Q3的集电极与D3的负极相连,Q3的发射极与D3的正极相连;Q4的集电极与D4的负极相连,Q4的发射极与D4的正极相连;Q1的集电极与Q2的集电极相连,Ql的发射极与Q3的集电极相连;Q3的发射极与Q4的发射极相连;Q2的发射极与Q4的集电极相连;L1的一端与Ql的发射极相连,LI的另一端与升压变压器Tl原绕组同名端相连;T1原绕组异名端与Q2的发射极相连,Tl副绕组同名端与D5的正极相连,Tl副绕组异名端与D6正极相连;D5的正极与D8负极相连,D5的负极与D6负极相连;D8的正极与D9的正极相连,D9的负极与D6的正极相连,D6的负极接主放电直流电源4的正极,D9的正极接接主放电直流电源4的负极。
[0037]如图3所示,为脉冲充电系统电路图。脉冲充电系统15为反激式充电电路,所述脉冲充电系统15包括:开关管g,升压变压器T4,二极管D15 ;
[0038]开关管g的漏极与T4原绕组异名端相连,升压变压器T4原绕组同名端与开关管g的源极之间接入220v电压;T4副绕组异名端与D15的正极相连,D15的负极与预电离脉冲电源5的正极相连,Τ4副绕组同名端与预电离脉冲电源5的负极相连。
[0039]如图4所示,为高压发生器电路图,高压发生器3为一可以产生瞬间上万伏高压的电路,本发明中高压发生器3能够产生30kV的高压。所述高压发生器3包括:升压变压器T2、T3,二极管 D10、D11、D12、D13、D14,双向稳压二极管 U,电容 C1、C2、C3、C4,电阻 R1、R2、R3、R4、R5、R6,电感 L2,晶闸管 S ;
[0040]T2原绕组两端之间接入220V电压,T2副绕组同名端接二极管D14的负极,T2副绕组异名端接DlO的正极;D10的负极与Dll的负极相连,DlO正极与D13的负极相连;D13的正极与D14的正极相连;D14的负极与Dll的正极相连;D11的负极与D12的正极相连,L2的一端接D12的负极,L2的另一端接触发丝2的一端;R1与Cl并联后的一端接D14的正极,Rl与Cl并联后的另一端接触发丝2的另一端;R2的一端接DlO的负极,R2另一端接电容C3的正极;C3的负极接T3原绕组异名端;R3 —端接电容C3的正极,R3另一端接C2正极,C2的负极接T3副绕组异名端;R5并联在C2两端,R4 一端接R3另一端,R4另一端接双向稳压二极管U的一端,双向稳压二极管U的另一端接R6的一端;R6的另一端接C2的负极;晶闸管S的门级接R6的一端,晶闸管S的阳极接电容C3的正极,晶闸管S的阴极接T3副绕组异名端;T3副绕组同名端接C4正极,C4负极接L2的另一端;Τ3原绕组同名端接地。
[0041]本发明的实施例:
[0042]如图5所示,为三级放大钕玻璃激光器的光路图,包括激光振荡器7、预备放大器8、第I级放大器9、第II级放大器10 ;由于激光技术要求,每级的氙灯尺寸需逐级递增,因此该激光器利用三支不同尺寸的大功率氙灯作为栗浦源,三支大功率氙灯分别为:氙灯①11、氙灯②12和氙灯③13。其中氙灯①11的内径为20mm,外径为22mm,两极间距为350mm ;氣灯②12的内径为26mm,外径为28mm,两极间距为350mm ;氣灯③13的内径为30mm,外径为32mm,两极间距为350mm。氣灯①11、氣灯②12和氣灯③13均采用图1、图2、图3和图4所示的电路工作原理。
[0043]氙灯①11工作时,直流充电系统14为主放电直流电源4充2000V工作电压;脉冲充电系统15为预电离脉冲电源5充3000V着火电压;由高压发生器3为氙灯①11提供瞬间30kV的触发电压,用以电离氙灯①11中的氙气,接着由预电离脉冲电源5提供3000V着火电压,维持灯管内100-200mA的电流,使氙灯①11的灯管保持低阻导通状态,反向隔离二极管6防止着火电压加载在主放电直流电源4之上;当预电离脉冲电源5放电至电压低于2000V时,反向隔离二极管6两端电势差形成反转,从而导通,最后由所述的主放电直流电源4提供正常工作所需的2000V电压。
[0044]氙灯②12工作时,直流充电系统14为主放电直流电源4充2300V工作电压;脉冲充电系统15为预电离脉冲电源5充3500V着火电压;由高压发生器3为氙灯②12提供瞬间30kV的触发电压,用以电离氙灯②12中的氙气,接着由预电离脉冲电源5提供3500V着火电压,维持灯管内100-200mA的电流,使氙灯②
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