Ручной газовый лазер на углекислом газе С02 – ЧАСТЬ 3

November 6, 2011 by admin Комментировать »

Время передачи импульсов через Ql, Q2 замедляется цепью, состоящей из конденсатора С7 и резистора R8. Результирующая постоянная времени ограничивает dv/dt – скорость изменения напряжения, которая может стать причиной преждевременной активации вследствие неправильного переключения MOSFET, приводя к пробою транзисторов Q1 и Q2 в отсутствие интегрирующей цепи C7-R8, но цепь установлена и исключает одновременное переключение транзисторов Q1 и Q2. Конденсаторы С5, Сб задают среднюю точку по постоянному току напряжения транзисторов Q1 и Q2 и обеспечивают необходимую накопленную энергию для поддержания уровня напряжения отдельных импульсов.

Трансформатор Т1 повышает подаваемые на первичную обмотку импульсы со средним напряжением 150 В до 7500 В – на вторичной обмотке. Другая обмотка из всего нескольких витков подает понижающее напряжение 12 В, которое выпрямляется диодом D34 и фильтрующим конденсатором СЗЗ. Постоянное напряжение 12 В поступает для питания охлаждающего вентилятора.

Из схемы видно, что выходной нагрузкой для источника питания является высоковольтное напряжение для газового разряда в лазерной трубке. Для поддержания газового разряда требуется контроль тока разряда, который создается балластной цепью BALLAST с целью не допустить перегрузки по току. Балластная цепь может иметь или активный, или комплексный характер сопротивления. Напряжение на балластном сопротивлении составляет значительную часть общего напряжения, необходимого для обеспечения стабильности разряда.

Балласт на активном сопротивлении экономически нецелесообразен, так как приводит к большим тепловым потерям на рассеивание мощности на нем и неудобен, поскольку для него потребуются габаритные резисторы для рассеивания больших мощностей. Применение балласта на реактивном сопротивлении более предпочтительно. При использовании реактивной балластной нагрузки L1 совместно с реактивным сопротивлением балластной цепи BALLAST расходуется очень мало энергии, поскольку реактивный ток просто вызывает переход электрической энергии в магнитную и обратно. Но реактивный ток влияет на интервалы переключения Q1 и Q2, поэтому необходимо очень тщательно определить индуктивность L1.

Выходное напряжение на выходе Т1, на котором установлен балласт, утраивается до 22 кВ умножительными диодами D20-D25 и конденсаторами С20-С25. Резисторы R21 и R22 питают дополнительный умножитель, состоящий из диодов D26-D29 и конденсаторов С26-С29. Эта часть схемы дает дополнительное напряжение зажигания на включение лазерной трубки. Когда достигается ток разряда, D26-D29 смещаются в прямом направлении и секция зажигания автоматически отключается. Анод лазерной трубки показан со стабилизирующими резисторами R23-R25, которые помогают предотвратить дрожание яркости свечения при разряде.

Обратный вывод REF идет от-катода лазерной трубки через вольтметр Ml и шунтирующие резисторы R20 для обеспечения отклоняющего тока 10 мА.

Порядок сборки схемы питания лазера

При сборке устройства выполните следующие действия:

1. Изготовьте основной корпус, как показано на рис. 8.4. Мы использовали материал из пластмассы лексан (поликарбонат) 0,16 см черного цвета, которому можно легко придать нужную форму на станке для сгибания металлических листов. Обратите внимание, что показаны только внешние размеры, поскольку необходимо примерять конкретные компоненты перед тем, как просверлить отверстия. Вместо лексана можно использовать алюминий 0,09 см, но при этом необходимо уделить особое внимание изоляции от высокого напряжения.

Рис. 8.4. Изготовление корпуса модуля EN1

2.         Соберите печатную плату источника питания, как показано на рис. 8.5. В данном проекте используется готовая печатная плата РСВ, которую можно приобрести через www.amazingl.com. Более опытные конструкторы могут при желании изготовить собственную печатную плату или использовать макетную плату. При этом необходимо обратить особое внимание на широкие дорожки печатной платы по ее краям, поскольку они показывают цепь питания и поэтому потребуют использования в макетной плате провода большего сечения шины – #18. Маркировка на плате РСВ включает и несуществующие для данной схемы, но используемые в других схемах надписи, обозначающие места расположения элементов. В данном проекте используются только те элементы, которые показаны на схеме (см. рис. 8.3) и перечислены в спецификации в конце главы. Поэтому проявляйте аккуратность в установке компонентов схемы источника питания лазера на плате РСВ.

3.         Соберите плату схемы задержки и питания насоса, как показано на рис. 8.6.

4.         Соберите плату схемы высоковольтного умножителя, как показано на рис. 8.7. Можете использовать монтажную плату.

5.         Соберите теплоотвод для Q1 и Q2 в виде скобы и катушку индуктивности для контроля тока L1, как показано на рис. 8.8. Важно, чтобы отверстия для Q1 и Q2 были тщательно выровнены и не имели заусенцев. Контакты не должны испытывать механического напряжения, и корпус транзистора должен иметь полный контакт со скобой для эффективного отвода тепла от транзисторов Q1 и Q2.

Рис. 8.5. Сборка РСВ

Рис. 8.6. Плата задержки и питания насоса

Примечание:

Используйте монтажную плату с перфорацией 0,25 см или аналогичную плату других производителей. Пунктирные линии показывают выводы компонентов, которые используются для соединений с тыльной стороны макетной платы с nei \ дцизй отверстий.

Рис. 8.7. Высоковольтная плата с цепью запуска

Рис. 8.8. Сборка составных узлов и специальные детали

6. Поместите сборочные узлы в основной корпус, как показано на рис. 8.9. Следуйте расположению деталей и сверлите отверстия по ходу выполнения работ (см. рис. 8.8). Высоковольтные компоненты фиксируются на своих местах с помощью охватывающих креплений. Другие компоненты закрепляются с помощью обычных винтов и гаек.

Обратите особое внимание на трансформатор Т1. Этот компонент имеется в наличии в собранном и готовом к использованию виде. Опытные конструкторы могут изготовить и намотать свой трансформатор. Он должен соответствовать следующим требованиям:

–           сердечники изготавливаются из материала Magnetics #40658 или #40787;

–           вторичная обмотка выполняется намоткой 2500 витков магнитного провода с толстым покрытием #34 на бобину с внутренним диаметром 2,54 см. Используйте технику намотки, аналогичную изготовлению обмотки обратного хода с «началом» на потенциале заземления высоковольтных трансформаторов в телевизионных приемниках;

–           для первичной обмотки используйте 50 витков провода #20 Litz, намотанных ровными слоями, с дополнительной обмоткой из 6 витков провода #22 для питания двигателя насоса. Эти первичные обмотки намотаны с учетом диаметра сердечника и входят во внутренний диаметр 2,54 см вторичных обмоток.

Рис. 8.9. Сборка корпуса модуля источника питания с указанием расположения

и крепления компонентов

7.         Выполните электрические соединения компонентов первой стадии сбор ки, как показано на рис. 8.10. Постарайтесь использовать имеющиеся выводы и наращивайте их с помощью проволочных винтов только в случае крайней необходимости. Внешние выходящие из корпуса провода должны иметь длину не менее 45 см и будут обрезаны до нужного размера при окончательной сборке. Используйте высоковольтный провод WR20 кВ длиной 90 см в качестве выходного провода высокого напряжения HVOUT. Используйте провод WR5 кВ длиной 150 см в качестве обратного провода высокого напряжения HVRET. Для других соединений используйте провод WR #20.

Источник: Яннини Б. Я62 Удивительные электронные устройства / Боб Яннини; пер. с англ. С. О. Ма- харадзе. – М.: НТ Пресс, 2008. – 400 с.: ил. – (Электроника для начинающего гения)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты