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1、 采用晶体管恒流电路控制氪灯电流技术晶体管恒流电路控制氪灯电流介绍一种晶体管恒流全新触发连续固体激光器氪灯电源。先用一较高电压的辅助电源触发氪灯进入辉提要 光放电,然后接通主电源,通过控制电路使氪灯自动过渡到弧光放电。为使氪灯正常工作电流恒定,光强稳定,采用,从而使整机电路简化。关键词 固体激光器电源 氪灯触发系统 晶体管恒流A power Supply of Continuous Solid Laser Krypton Lamp Using a NewTouching off System and Transistor Constant Current CircuitYu Jiang1,Ya
2、ng Q i m in2, Zong Rong1, Cai Guanghui1(1.D ep t.ofInf orm ation and E lectronic S cience,Yunnan U niversity,K unm ing, 650091)(2.Institute of L aser,K unm ing U niversity of S cience and T echnology,K unm ing, 650051)Abstract A pow er supply of continuous solid laser krypton lamp using a new touchi
3、ng offsystem and transistor constant current circuit is proposed.A higher voltage accessory pow ersupply is used to touch off krpton lamp to glow discharge.Then the main pow er supply issw itched on and a control circuit is used to get krypton lamp to arc discharge automatically. Thekrypton lamp get
4、s a constantworking current and a constant light intense by a transistor constantcurrent circuit, w hich is si mplified the circuits of w hole pow er supply.Key words pow er supply of solid laser, touching off system of krypton lamp, transistorconstant current氪灯作为连续固体激光器的泵浦灯,在中 小功率的激光器中经济实用。但触发系统体积
5、庞大,而且由于阴极溅射严重,使氪灯寿命降低。 我们提出一种新的触发系统,采用较低峰值 功率和较小能量点燃氪灯,克服了这一缺点。 由 于外界电网电压波动或波纹系数较大,常常使 得激光器的输出功率波动,甚至引起模式变化, 因此应使氪灯电流保持稳定1, 2。 我们采用大功率晶体管组成恒流装置,废弃了可控硅调流电 路,使得恒流控制驱动电路简化。氪灯触发系统氪灯正常工作处于弧光放电区,点燃前灯管所加电压不能太高,否则一旦点燃,大电流对氪灯冲击太大,将损坏灯管或降低灯的使用寿命。 但灯管电压越低,所需触发脉冲的峰值功率就越高,能量也就越大,这样就导致需要笨重的触发系统。对于如图1所示的触发系统,脉冲变压器
6、及高压电容器体积较大,不安全,且带来电磁干扰。 改进的方法是,使氪灯先处于辉光放电工作区,然后自动过渡到弧光放电区,即在点燃前灯管两端加上较高电压,这样只需较小的触发脉 冲峰值功率和能量氪灯就能点燃进入辉光放电 区工作。 此后,接通主电源,提供低压大电流,使氪灯进入弧光放电工作状态。图1 触发系统晶体管恒流电路为了使流过氪灯的工作电流保持恒定,在氪灯上串联晶体管恒流电路,正常工作时流过 氪灯的电流由该恒流电路决定。晶体管恒流电 路如图2所示,在氪灯被触发进入辉光放电后,接通主电源和恒流控制辅助电源,DZ1所确定 的基准电压对电容器C20充电,比较放大器IC1的输出缓慢增大,经BG20和BG21
7、组成的 射极跟随器使恒流晶体管BG22BG29的电 流逐步增大,从而控制氪灯电流逐步增大,由辉光放电区过渡到弧光放电区,然后恒流晶体管 电流达到恒定,氪灯稳定工作。 为了减小电流取 样的损耗,采用电流传感器HZ对氪灯电流进 行取样,经集成运算放大器IC2放大后送到IC1比较电路进行比较,输出误差电压去控制 恒流晶体管电流,从而使氪灯电流恒定。图2 晶体管恒流电路整机电路我们设计的连续固体激光器泵浦氪灯电源整机电路原理方框图如图3所示。图3 原理框图辅助电源(1)为触发氪灯辉光放电电源,提供较高的触发电压。然后主电源提供大电流供电,使氪灯进入正常工作状态,同时断开辅助电源(1)。 为使氪灯发光均
8、衡,要求工作电流恒定,为此在氪灯上串联一个晶体管恒流电路,取样电路对流过氪灯的电流进行检测,经比较放大和恒流控制电路使得晶体管电流恒定,从而使氪灯恒流工作,光强稳定。电源主回路电源主回路电路如图4所示,图5为继电器控制电路。 当接通整机电源开关SW 2和水压开关SW 1后,继电器J1使辅助控制电源(2)接通,然后继电器J7使辅助电源DC1接通。当接通触发开关SW 5后,产生较高的起辉电压加到 氪灯上,触发氪灯进入辉光放电。 然后接通主回 路开关SW 3,继电器J2使主电源接通,全波整流后经隔离二极管D7对电容C7充电。继电器J4拾取辉光放电电流,并启动J5和J6,使得主 电源与氪灯接通,氪灯上
9、的电压降低,电流加大,由晶体管恒流电路控制使氪灯进入正常弧 光放电工作区。 辅助触发电源能够自动断开,因 为J5导通后, J7的供电已被切断,仅能靠电容C维持一段时间就自动关断,从而使辅助电源 断开。在图5中, SW 4为主回路脱开开关, SW 6 为恢复开关。图4 电源主回路图5 控制电路结果与讨论我们设计出一实用的采用氪灯作为泵浦灯的连续固体激光器电源,氪灯起辉电压1400V ,氪灯正常工作电压约800V。由于氪灯正常 工作时电流很大,对主电源电路元件要求高,全 波整流二极管D1D6采用高反压大电流整流 管,并且在二极管上并联电阻电容,使二极管安全可靠地工作。由于氪灯正常工作的大电流由 晶体管恒流电路提供,因此对恒流电路的晶体 管要求很高,我们采用四对达林顿管并联,以提供足够大的恒流电流。为了减小晶体管恒流电 路的损耗,应使三极管集射极间的电压较小。 测试结果表明,由于整机电源设计采用全新的触发系统,并采用晶体管恒流电路使氪灯 电流恒定,因此该电源体积小,重量轻,效率高, 工作稳定。参 考 文 献1 贾宏志等.应用激光. 1999, 19(4), 1812 曾吉荣等,激光技术.1998, 22(4), 224
