一種大功率氙燈脈沖預(yù)電離供電電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特指一種具有反向隔離二極管的大功率氙燈脈沖預(yù)電離供電電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)合當(dāng)今激光技術(shù)的發(fā)展，目前脈沖型高能量固體激光器一般由Nd3+ =Glass作為激光介質(zhì)，脈沖型氙燈作為栗浦燈。脈沖氙燈選擇優(yōu)質(zhì)濾紫外線石英管作為燈管材料，以高質(zhì)密度電極為氙燈的電極，在一定的電輸入能量，氙燈產(chǎn)生的輻射能力比其它氣體強(qiáng)，具有栗浦效率高，負(fù)載能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。而點(diǎn)亮脈沖氙燈需要三個(gè)電壓由一定時(shí)序關(guān)系給氙燈供電:觸發(fā)電壓、著火電壓以及工作電壓。觸發(fā)電壓:瞬間上萬(wàn)伏電壓，用以擊穿氙燈；著火電壓:氙燈擊穿后，需繼續(xù)提供一個(gè)電壓，提供100-200mA的電流，維持燈管低阻導(dǎo)通；工作電壓:由儲(chǔ)能電容提供的氙燈正常工作所需的電壓。目前市面上傳統(tǒng)的脈沖氙燈供電電源，由一個(gè)高壓發(fā)生器產(chǎn)生瞬間上萬(wàn)伏電壓擊穿氙燈，并繼續(xù)提供1500v左右的著火電壓使小功率氙燈維持100-200mA的低阻導(dǎo)通，然后由儲(chǔ)能電容提供100v左右的正常工作所需的電壓。
[0003]但是，隨著大功率激光裝置的發(fā)展，為了得到更高功率的輸出激光，要求作為光栗浦源的脈沖氙燈輸入能量能夠達(dá)到上萬(wàn)焦耳，并有比較高的輻射效率，從而輻射出更多的能量用以栗浦大型釹玻璃激光器及其放大系統(tǒng)。為了滿足脈沖氙燈的高輸入能量，則必須將氙燈的尺寸做大:兩放電極間距即弧長(zhǎng)在350mm以上，內(nèi)徑20mm以上。而上述傳統(tǒng)的氙燈供電電源由于高壓發(fā)生器所提供的著火電壓有限，不能為大功率氙燈提供100-200mA的電流，維持燈管低阻導(dǎo)通，所以不足以穩(wěn)定點(diǎn)亮大功率氙燈?；谶@一問題，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所進(jìn)行了研究，采用脈沖預(yù)電離技術(shù)，由預(yù)脈沖電源向脈沖氙燈提供著火電壓，并且用引燃管隔離防止著火電壓加載在主放電電容之上，但該供電系統(tǒng)所使用的裝置，由于結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，高功率情況下壽命低等缺陷，只適合于實(shí)驗(yàn)室研究，不能用于實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述供電系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、壽命低等缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種由快速高壓二極管反向隔離的大功率氙燈脈沖預(yù)電離供電電源系統(tǒng)。它可以高穩(wěn)定性、高效率、長(zhǎng)壽命給氙燈供電，并且小型化，工業(yè)實(shí)用性高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種大功率氙燈脈沖預(yù)電離供電電源系統(tǒng)，包括氙燈、觸發(fā)絲、高壓發(fā)生器、主放電直流電源、預(yù)電離脈沖電源和反向隔離二極管；
[0006]所述觸發(fā)絲纏繞在所述氙燈的燈體上，所述高壓發(fā)生器連接所述燈絲的兩端，所述主放電直流電源為儲(chǔ)能電容，所述儲(chǔ)能電容的一端連接所述反向隔離二極管的正極、所述儲(chǔ)能電容的另一端連接所述氙燈的負(fù)極端，所述反向隔離二極管的負(fù)極端連接所述氙燈的正極端，所述預(yù)電離脈沖電源為電容，所述電容的兩端分別連接所述氙燈的正極端和負(fù)極端；
[0007]所述高壓發(fā)生器給所述觸發(fā)絲提供瞬間上萬(wàn)伏特電離電壓，使所述氙燈內(nèi)氙氣電離；所述預(yù)電離脈沖電源由脈沖充電系統(tǒng)充電，所述預(yù)電離脈沖電源給所述氙燈兩端加載著火電壓；所述反向隔離二極管防止所述著火電壓作用在所述主放電直流電源兩端；所述氙燈內(nèi)氙氣為低阻導(dǎo)通；所述主放電直流電源由直流充電系統(tǒng)充電，所述主放電直流電源為所述氙燈提供工作電壓。
[0008]進(jìn)一步地，所述高壓發(fā)生器包括:升壓變壓器T2、T3，二極管D10、DlU D12、D13、D14，雙向穩(wěn)壓二極管U，電容Cl、C2、C3、C4，電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6，電感L2，晶閘管S ；
[0009]T2原繞組兩端之間接入220V電壓，T2副繞組同名端接二極管D14的負(fù)極，T2副繞組異名端接DlO的正極；D10的負(fù)極與Dll的負(fù)極相連，DlO正極與D13的負(fù)極相連；D13的正極與D14的正極相連；D14的負(fù)極與Dll的正極相連；D11的負(fù)極與D12的正極相連，L2的一端接D12的負(fù)極，L2的另一端接觸發(fā)絲的一端；R1與Cl并聯(lián)后的一端接D14的正極，Rl與Cl并聯(lián)后的另一端接觸發(fā)絲的另一端；R2的一端接DlO的負(fù)極，R2另一端接電容C3的正極；C3的負(fù)極接T3原繞組異名端；R3 —端接電容C3的正極，R3另一端接C2正極，C2的負(fù)極接T3副繞組異名端；R5并聯(lián)在C2兩端，R4 —端接R3另一端，R4另一端接雙向穩(wěn)壓二極管U的一端，雙向穩(wěn)壓二極管U的另一端接R6的一端；R6的另一端接C2的負(fù)極；晶閘管S的門級(jí)接R6的一端，晶閘管S的陽(yáng)極接電容C3的正極，晶閘管S的陰極接T3副繞組異名端；T3副繞組同名端接C4正極，C4負(fù)極接L2的另一端；Τ3原繞組同名端接地。
[0010]進(jìn)一步地，所述直流充電系統(tǒng)采用全橋定頻電壓式充電電路，所述直流充電系統(tǒng)包括:三極管叭、02、03、04，二極管01、02、03、04、05、06、08、09，電感LI，升壓變壓器Tl ；
[0011]Ql的集電極與Q3的發(fā)射極之間接入經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的380V電壓，Ql的集電極與Dl的負(fù)極相連，Ql的發(fā)射極與Dl的正極相連；Q2的集電極與D2的負(fù)極相連，Q2的發(fā)射極與D2的正極相連；Q3的集電極與D3的負(fù)極相連，Q3的發(fā)射極與D3的正極相連；Q4的集電極與D4的負(fù)極相連，Q4的發(fā)射極與D4的正極相連；Q1的集電極與Q2的集電極相連，Ql的發(fā)射極與Q3的集電極相連；Q3的發(fā)射極與Q4的發(fā)射極相連；Q2的發(fā)射極與Q4的集電極相連；L1的一端與Ql的發(fā)射極相連，LI的另一端與升壓變壓器Tl原繞組同名端相連；T1原繞組異名端與Q2的發(fā)射極相連，Tl副繞組同名端與D5的正極相連，Tl副繞組異名端與D6正極相連；D5的正極與D8負(fù)極相連，D5的負(fù)極與D6負(fù)極相連；D8的正極與D9的正極相連，D9的負(fù)極與D6的正極相連，D6的負(fù)極接主放電直流電源的正極，D9的正極接接主放電直流電源的負(fù)極。
[0012]進(jìn)一步地，所述脈沖充電系統(tǒng)為反激式充電電路，所述脈沖充電系統(tǒng)包括:開關(guān)管g，升壓變壓器T4，二極管D15;
[0013]開關(guān)管g的漏極與T4原繞組異名端相連，升壓變壓器T4原繞組同名端與開關(guān)管g的源極之間接入220v電壓；T4副繞組異名端與D15的正極相連，D15的負(fù)極與預(yù)電離脈沖電源的正極相連，Τ4副繞組同名端與預(yù)電離脈沖電源的負(fù)極相連。
[0014]進(jìn)一步地，所述著火電壓為數(shù)千伏特，所述工作電壓為數(shù)千伏特。
[0015]進(jìn)一步地，所述高壓發(fā)生器能夠產(chǎn)生30kV的高壓。
[0016]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能電容的容量為600 μ F，所述電容的容量為I μ F。
[0017]進(jìn)一步地，所述反向隔離二極管為ZP300A5000V型快速高壓隔離二極管，所述觸發(fā)絲為鎳鉻合金絲。
[0018]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0019](I)用獨(dú)立的預(yù)電離脈沖電源提供著火電壓，能夠穩(wěn)定、高效率的點(diǎn)亮大能量固體激光器所需的脈沖氙燈；
[0020](2)所需元件中大部分僅為常見的二極管，造價(jià)低、小型化，在高壓情況下同樣保持高壽命，適于實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。
[0021](3)本發(fā)明可以提高氙燈的輻射效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
[0022](4)本發(fā)明能夠降低色溫及放電峰值電流，提高了脈沖氙燈放電的穩(wěn)定性，同時(shí)使輸出激光能量穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1:大功率氙燈脈沖預(yù)電離供電電源系統(tǒng)的原理圖，該圖兼做摘要附圖；
[0024]圖2:直流充電