СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2015 I 1 , А U 1 , В Время, мкс 0 а б 0 20 40 60 80 100 120 140 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Время, мкс 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 I 1 , А К 1 , В/А 0,5 Время, мкс Время, мкс а б 0 0 50 10 20 30 40 50 60 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0 20 50 40 60 80 100 120 140 100 150 200 250 160 180 в электрической схеме накачки, пред- ставленной на рисунке 1 и функцио- нирующей в двух режимах. Первый режим работы ИКЛ наблю- дается в выходном каскаде на основе разрядного LC-контура, то есть в слу- чае, когда ключ S находится в положе- нии (2) (см. рис. 1). Второй режим рабо- тыИКЛ наблюдается в выходном каска- де на основе модулятора с частичным разрядом накопительной ёмкости, то есть в том случае, когда ключ S нахо- дится в положении (1). На рисунках 2 и 3 представлены экс- периментальные переходные характе- ристики мгновенных токов накачки i l (t), мгновенного напряжения накач- ки u l (t) и мгновенного характеристи- ческого импеданса K l (t) для импульс- ной ксеноновой лампы (ИКЛ) типа ИНП-5/40 (ИСП250), функциониру- ющей в двух упомянутых ранее режи- мах работы при следующих величинах параметров разрядного контура накач- ки ИКЛ и самой лампы: ● начальной величине напряжения U C7 (t 0 ) = 300 В на конденсаторе C7 ёмкостью C 7 = 100 мкФ, индуктивно- сти дросселя L dr = 50 мкГн (для перво- го режима работы); ● U C7 (t 0 ) = 200 В, C 7 = 13 мФ (для второ- го режима работы). При этом длительность положитель- ного импульса тока накачки в ИКЛ t tm = 500 мкс, напряжение псевдоде- журной дуги между электродами ИКЛ U ld = 48 В, ток псевдодежурной дуги в ИКЛ I d = 0,9 A, прианодное и прикатод- ное падения напряжений в ИКЛ U a = U k = =3 В, радиус внутренней полости квар- цевой колбы ИКЛ R vp = 2,5 мм, макси- мальный радиус равновесного плаз- менного канала в ИКЛ R km = 2,3 мм, длина положительного столба плаз- менного канала, близкая к расстоянию между электродами ИКЛ H st = 40 мм, электронная температура образования ксеноновой плазмы T eo = 6400 K [4–6], граничные длины волн спектрального диапазона излучения ИКЛ λ 1 = 180 нм, λ 2 = 1100 нм, относительный коэффи- циент пропускания излучения кварце- вых стенок колбы ИКЛ γ 1 = 0,92 отн. ед. ρ 1 = 4,234 кг/м 3 – плотность ксенона в ИКЛ при температуре T 0 = 300 K и дав- лении P 0 = 80 кПа [4–6]. ρ pld = 0,721 кг/м 3 , T id = 2450 K, P pld = 111,9 кПа, A pld = 1,88 × × 10 –5 отн. ед., R kd = 0,4562 мм – объёмная плотность, ионная температура, давле- ние, средний спектральный относитель- ный коэффициент излучения и радиус плазменного канала на стадии поддер- жания тока псевдодежурной дуги соот- ветственно. На рисунках 2а и 2б представлены экспериментальные переходные харак- теристики мгновенного тока накач- ки i l (t) в ИКЛ и мгновенного напряже- ния накачки u l (t) между электродами ИКЛ при начальном напряжении на конденсаторе U C7 (t 0 ) = 300 В, ёмкости конденсатора C 7 = 100 мкФ и при вели- чинах других параметров, равных ука- занным ранее (первый режим работы). На рисунках 3а и 3б представлены экспериментальные переходные харак- теристики мгновенного тока накач- ки i l (t) в ИКЛ и мгновенного характе- ристического импеданса ИКЛ K l (t) при напряжении на блоке конденсаторов U C7 = 200 В, ёмкости блока конденсато- ров C 7 = 13 мФ и при величинах других параметров, равных указанным ранее (второй режим работы). З АКЛЮЧЕНИЕ В настоящей статье проведено опи- сание принципов функционирования импульсной ксеноновой лампы в элек- трической схеме с коммутирующими IGBT-транзисторами и показано, что рассмотренная схема обладает следу- ющими возможностями: ● ограничение скорости изменения и амплитуды тока накачки в импульс- ной ксеноновой лампе процессами во внешней электрической цепи и физическими процессами в самой лампе одновременно; ● ограничение скорости изменения и амплитуды тока накачки в импульс- ной ксеноновой лампе только физи- ческими процессами, протекающими в самой газоразрядной лампе; ● присутствие или отсутствие дросселя (катушки индуктивности) в выходном каскаде (силовом разрядном контуре); ● поддержание установившегося по амплитуде тока накачки в импульс- ной ксеноновой лампе; ● отключение импульсной ксеноно- вой лампы в любой момент времени. Л ИТЕРАТУРА 1. Вакуленко В.М. , Иванов Л.П. Источники питания лазеров. М. Сов. Радио. 1980. 104 с. 2. Шмелев К.Д. , Королёв Г.В. Источники элек- тропитания лазеров. Под общ. ред. Ваку- ленко В.М. М. Энергоиздат. 1981. 169 с. 3. Китаев В.Е. , Бокуняев А.А ., Колканов М.Ф. Расчёт источников электропитания уст- ройств связи. Под общ. ред. Бокуняева А.А. М. Радио и связь. 1993. 232 с. 4. Мак А.А. , Яшин В.Е. , Сомс Л.Н. , Фромзель В.А. Лазеры на неодимовом стекле. М. Наука. 1990. 288 с. 5. Маршак И.С. Импульсные источники све- та. М. Энергия. 1978. 472 с. 6. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М. Энергоатомиздат. 1991. 720 с. Рис. 3. Экспериментальная переходная характеристика: а – мгновенного тока накачки в импульсной ксеноновой лампе, функционирующей во втором режиме работы; б – мгновенного характеристического импеданса импульсной ксеноновой лампы, функционирующей во втором режиме работы Рис. 2. Экспериментальная переходная характеристика: а – мгновенного тока накачки в импульсной ксеноновой лампе, функционирующей в первом режиме работы; б – мгновенного напряжения накачки между электродами импульсной ксеноновой лампы, функционирующей в первом режиме работы © СТА-ПРЕСС