Главная  Источники питания лазеров 

1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

длинной линии. Наиболее просты -схемы с емкостным накопителем На .рис. 1.6,а показана такая схема. Формирующий конденсатор ci заряжается с помощью зарядного устройства. Разрядка С1 осуществляется при замыкании разрядного коммутатора РК на первичную обмотку Wi импульсного трансформатора ИТр. На вторичной (повышающей) обмотке возникает высоковольтный импульс, ко-



Рис. 1.6. Принципиальная схема зажигания с импульсным трансформатором (а), схема замещения (б) и изменение вторичного напряжения при различном соотношении частот составляющих (в)

11 л,

Щ

торый прикладывается к газоразрядному прибору Л через конденсатор Сбл, блокирующий попадание высокочастотных составляющих инициирующего импульса на силовой источник питания. Если источник питания обладает низким выходным сопротивлением, то Со л может отсутствовать.

Поскольку зарядное устройство в схемах зажигания сравнительно маломощно, то энергетические показатели для него не являются решающими; основное требование к зарядному устройству - обеспечить нарастание напряжения на конденсаторе до установленного значения за интервал между разрядными импульсами.

Рассмотрим процесс разрядки конденсатора С} на импульсный трансформатор ИТр. Схема замещения представлена на рис. 1.6,5, где Li и 1,2 - индуктивности первичной и вторичной обмоток; Ri и Яг - активные сопротивления соответствующих проводов и обмо-гок; Сг - паразитные емкости вторичной обмотки и проводов; Ci - емкость формирующего конденсатора (паразитными емкостями на стороне первичной обмотки можно пренебречь ввиду их малости по сравнению с Ci. Л1ежду обмотками трансформатора действует взаимная индуктивность М. Сопротивление газоразрядного прибора Л




до момента пробоя можно принять равным бесконечности. Влиянием блокирующей емкости Свп можно пренебречь, так как всегда Сел С2. Разрядный коммутатор РК имеет двунаправленную проводимость.

Схема замещения представляет собой систему индуктивно связанных колебательных контуров. Решение уравнений, описывающих подобную систему, позволяет установить аналитические зависимости между токами и напряжениями на элементах схемы замещения в функции времени [8-10]. Пробой ГРП происходит под действием приложенного напряжения, возникающего на вторичной обмотке трансформатора, яоэтому основное внимание сосредоточим а характере изменения этого напряжения.

Выражение для вторичного напряжения (на паразитной емкости Сг) в функции от времени t имеет вид

MC,U(Q)

X (е-° cosQi< - e-cosQaO. (1.1)

где f/(0) -начальное напряжение на конденсаторе С} (см. рис. 1.6,0); feoB=M/Kz,iI,?. - коэффициент связи между контурами;

as .2 = [( .+ 2) ±

± К(а) + - 4 (I - k\e)/o\<M [1/2(1-А\в)] (1.2)

- угловые частоты составляющих вторичного напряжения и oi и 02 - коэффициент!)! затухания в первичном и вторичном контурах; (iii=V l/LiCi и (>>z=:Vl/LiC2 - резонансные частоты первичного и вторичного контуров соответственно.

Из выражения (1.1) видно, что вторичное напряжение образуется из двух затухающих косинусоид низкой Qi и высокой Qz частот с одинаковой амплитудой. Форма кривой U2{t) зависит от соотношения частот Qj и Q] (см. рис. 1,6,в).

Связь между контурами может быть критической (при ксц= =1%ов кр= К (ai-а\)12, сильной (при Аов>Аевкр) и слабой (при feoB<feoBKp)- При сильной связи в контурах возникают биения как результат сложения двух частот, причем макси.мум огибающей в первичном контуре совпадает с минимумом огибающей во вторичном контуре и наоборот. Это свидетельствует о периодической перекачке электромагнитной энергии из иервичного контура во вторичный и из вторичного - в первичный.

Вся энергия, перешедшая во вторичный контур, сосредоточивается в электростатическом поле емкости Сг, при этом напряжение на ней имеет максимально возможное значение (Угшах- Значение f/zmax можно определить, приравнивая первоначально запасенную энергию в конденсаторе С1 при начальном напряжении f/ci=f(0) и энергию, перешедшую в емкость d:

{Q)YCJC,. (1.3)

с учетом к. п. д. схемы т] получим f/2max=Tif/(0) VCijCi.



Воспользовавшись упрощением i?i=i?2=0 (ai=a2=0), а также выражением (1.3), из (1.1) найдем отношение вторичного напряжения к его максимально возможному значению:

2 (О 1 cosgif -cosQaf

где Л= Ai j j(, jpy4;2j -величина, характеризующая амплитуду вторичного напряжения; в=(со8 Qi<-cos Q2f)/2 -величина, характеризующая форму вторичного напряжения; /n=cu2/coi= =LiCi/LzCz - отношение резонансных частот контуров.

8 0,6


Рис. 1.7. Зависимость величин максимумов для первой и второй полуволн от Ог! (Р) и от itOj/COl (б)

Изменение вторичного напряжения, таким образом, определяется произведением величин Лив, которые зависят от коэффициента связи св и т или от отношения частот составляющих вторичного напряжения Qa/Si [см. (1.2)].

Анализируя выражение для в, аходим время

(1.5)

и соотношение частот fi2/£2i=2, 4, 6, ..., когда фазы и амплитуды составляющих совпадают; при этом в принимает максимальные значения (втах=1).

В реальных схемах из-за наличия активных потерь колебания довольно быстро затухают, поэтому имеет смысл оценить изменение максимумов только для первой и второй полуволн вторичного напряжения.

На рис. 1.7,а приведены кривые максимумов для первой (втахО и второй (втахг) полуволн вторичного нашряжения в зависимости от fia/Qi. Кривая Bmaxi непрерывно растет с увеличением Й2/Й1, стремясь к главному максимуму (втах1=1). Кривая втахг сначала поднимается, достигая главного максимума (етах2=1) гари Ог/Й1= =2, а далее падает.



1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34