СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 65 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2015 управления тиристором VS1 и IGBT- транзисторами VT4, VT5 применены полевые (униполярные) транзисто- ры VT2 и VT1, включённые по схе- ме с общим стоком, и поэтому, обе- спечивающие максимально высокие коэффициенты усиления по току; в) модулятор с частичным разрядом накопительной ёмкости поддер- живает квазистабильное напряже- ние на блоке конденсаторов C7 и на импульсной ксеноновой лампе; г) в импульсной ксеноновой лампе, работающей в модуляторе с частич- ным разрядом накопительной ёмко- сти, существует стадия поддержания установившегося по амплитуде тока накачки; д) рассматриваемая электрическая схе- ма обладает возможностью отключе- ния импульсной ксеноновой лампы в любой момент времени; е) данная электрическая схема имеет малые габариты в связи с тем, что в ней применены современные эле- менты (см. таблицу). Рассматриваемая электрическая схема накачки импульсных ксеноно- вых ламп с коммутирующими IGBT- транзисторами может работать в двух режимах, характеризуемых разными формами импульса тока накачки в ИКЛ, в зависимости от того, в каком положе- нии находится ключ S: а) если ключ S находится в положе- нии (2), то схема работает в режиме ограничения скорости изменения и амплитуды тока накачки в ИКЛ про- цессами во внешней электрической цепи (в дросселе) и физическими процессами в самой лампе (расши- рением неравновесного плазменного канала, увеличением и уменьшением температуры равновесного плазмен- ного канала) одновременно (первый режим работыИКЛ); б) если ключ S находится в положе- нии (1), то схема работает в режи- ме ограничения скорости измене- ния и амплитуды тока накачки в ИКЛ только физическими процессами в самой лампе (расширением нерав- новесного плазменного канала, уве- личением и поддержанием темпе- ратуры равновесного плазменного канала) (второй режим работыИКЛ). Первый режим работы ИКЛ харак- теризуется полусинусоидальной фор- мой импульса тока накачки в импульс- ной ксеноновой лампе, а второй режим работы ИКЛ – трапецеидальной фор- мой импульса тока накачки в лампе. С генератора импульсов напряжений G в электрическую схему (см. рис. 1) поступает синхроимпульс напряжения с положительным фронтом амплиту- дой 10 В и длительностью 150 нс через диод VD4 и резистор R10 на входы 1CLK и 2CLK микросхемы МС1, запу- ская два драйвера, построенных на микросхеме МС1 типа HCF4098BE (1561АГ1) с подключёнными к ней разными электрическими элемента- ми. Драйвер с индексом 2 формиру- ет прямоугольный импульс напряже- ния управления схемой формирования высокого напряжения зажигания (под- жига) импульсной ксеноновой лампы (ИКЛ). Этот прямоугольный импульс напряжения управления амплитудой 14 В и длительностью t imp.u.p = R 11 C 5 /2 = = 16,5 мкс снимается с выхода 2Q микросхемы МС1 относительно зем- ляной шины (ЗШ) (GND) и поступает на затвор З (G) полевого транзистора VT2, открывая его и обеспечивая про- текание импульсного электрического сигнала по контуру СН1(3) – VT2(СИ) – R3 – VD3 – VS1(УЭК) – СН1(2) (ЗШ). (СН (VST) – стабилизатор напряжения, С (D) – сток, И (S) – исток, УЭ (CE) – управляющий электрод, К (C) – катод, ЗШ (GND) – земляная шина). Протека- ние импульсного электрического сиг- нала через управляющий электрод (УЭ) тиристора VS1 создаёт импульс напря- жения амплитудой 10 В между управ- ляющим электродом (УЭ) и катодом (К) тиристора VS1, открывая послед- ний. В течение времени t imp.u.p = R 11 C 5 /2 = = 16,5 мкс, когда тиристор VS1 находит- ся в открытом состоянии, происходит переходный процесс формирования импульсного электрического сигнала в последовательном колебательном контуре С8 – VS1 (АК) (ЗШ) – R17–Т4 (первичная обмотка) – С8, что приво- дит к возникновению двухполярно- го импульса напряжения амплитудой 300 В на первичной обмотке импульс- ного трансформатора Т4. При этом индуктируется двухполярный импульс Ведомость использованных элементов Названия элементов Обозначения элементов Типы элементов Номинальные параметры элементов Резисторы R1–R13 Номинальная мощность (0,125 Вт) Резистор R14 Номинальная мощность (75 Вт) Резисторы R15–R17 Номинальная мощность (5 Вт) Резисторы R18–R20 Номинальная мощность (2 Вт) Резистор R21, R22 Номинальная мощность (5 Вт) Конденсаторы C1, C6, C8 Номинальное напряжение (400 В) Конденсатор C2 Номинальное напряжение (50 В) Конденсаторы C3–C5 Номинальное напряжение (25 В) Конденсатор C7 Номинальное напряжение (800 В) Дроссель (катушка индуктивности) LДР Диоды VD1–VD4, VD8–VD10 FR207 Диоды VD5, VD6, VD12 FR607 Диоды VD7, VD11 1N5408 Диодные мосты ДМ1, ДМ2 BR1010 Полевой транзистор VT1 IRF840 Полевой транзистор VT2 BUZ11 IGBT-транзистор VT3 IRG4BC30F IGBT-транзисторы VT4, VT5 IRG4PSC71U Тиристор VS1 КУ239А Стабилизатор напряжения СН1 L7815CV Два драйвера в микросхеме МС1 HCF4098BE (1561АГ1) Трансформатор T1 ТА262 Трансформатор T2 ТА250* Лабораторный автотрансформатор регулировочный T3 ЛАТР-1 Импульсный трансформатор T4 Первичная обмотка состоит из трёх витков, а вторичная – из 60 витков Импульсная ксеноновая лампа ИКЛ ИНП-5/40 (ИСП250) Импульсная ксеноновая лампа ИКЛ ИНП-5,5/60 (ИСП2500) Генератор импульсов напряжений G Г5-63 Электрическая однофазная сеть SET Действующее напряжение U set =220 В и частота переменного напряжения f set = 50 Гц © СТА-ПРЕСС