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高频脉冲激光电源与多触发回路的杭干扰设计

重复频率激光电源的工作是不断交替地大电流充、放电过程。在这些周期重复的瞬变状态,电流峰值高达数千安培,电压跑变高达数千伏,从而使电源处于强烈的持续不断的干扰环境里。这会导致大功率充、放电可控硅发生连弧现象。严重时甚至会引起负灯爆炸、激光器损坏等。本文在深入分析了重复频率激光电源工作特点之后,提出了解决问题的途径和具体方案。并实现了“多路锁模触发回路的搞干扰设计”。

多路互锁触发电路的考虑与设计
本电路是用来产生重复频率激光电源主回路所需的各种触发信号,包括充电、放电和调Q触发脉冲。这些信号之间有严格的时间关系。另一方面,上述的各种触发信号是周期性重复出现的。其重复频率从每秒数次到上百次应能方便的选择。尤其是要激光器在以高重复频率工作时具有极强的搞干扰能力以杜绝连弧的发生,保证整机安全可靠工作。

整个电路包括:主振器,延迟触发信号形成和逻辑互锁输出控制三大部分。

1.主振器的设计
1)多重复频率信号的产生,主振采用晶体振荡器,振荡频率为3KH。经过分频产生6种不同频率。分频器分别由2分频、5分频、10分频电路进行适当组合而成。各分频器采用集成触发器组成
2)单脉冲选择器,由于脉冲激光电源不是一个孤立的设备,往往激光发射机要与接收机探测设备组成系统。因此单脉冲激光不能是随机的,必须与系统时钟同步。因此单脉冲发生器实际上也是一个序列脉冲选择器。
3)电子开关频率切换电路,按键天关并不直接切换信号而是切换各控制线的逻辑电平。然后用后者控制各频率的切换。这对主振器减少干扰、提高可靠性是大有好处的。具体做法是采用组合逻辑与或非电路组成。

2、延迟互锁触发信号的形成
1)一般干抚的窜入途径和制约措施,传输导线耦合是导线本身通过分布电容检拾外界干扰信号所致。系统地线安排不当也会引起电路各部分之间严重的寄生耦合千
扰,甚至电路元器件本身及联线也能接收来自电路其它部分的干扰。

我们采取的抗干扰措施是针对不同情况而有所区别的,例如:
a.尽量缩短并合理安置大电流干扰源的引线和易接受干扰影响的输线长度
b.屏蔽措施,将干扰源和易受干扰影响的电路部分分别屏蔽隔离
c.合理安排地线汇流条,正确选择接地点。屏蔽壳也合理接地
d.元器件的选用。数字逻辑电路一律选用高抗干扰性能的集
成电路元器件。
2)多路延迟脉冲的形成,二级延迟电路采用集成HTL器件构成的积分单稳电路分别延迟4.5ms与200us。并且在领域内用电位器改变时间常数进行调整。触发脉冲形成电路也分三路,分别按照被鸡翅的可控硅器件的技术要求产生相应的宽度触发脉冲。
3)定时互锁电路,本电路是为了进一步控制三路触发脉冲的相互逻辑关系和时间因果关系,抑制所有可能进入三路触发线路上的各种杂散干扰脉冲。设计本电路的基本思想是:当某一路触发脉冲产生时,用它去触发一个专用的定时电路,产生一个定时抑制脉冲,控制另外两路信号,使其在予定的时间内被封锁不许通过。这样就达到了互锁的目的。

3.逻辑三稳态输出控制电路
1)触发信号放大,主电源回路的可控硅都是大功率管。充电与调Q可控硅约为数十安培器件,而放电可控硅为数百安培的器件。因此它们所需的触发信号应有相应的功率,所以HTL器件输出的三路信号都必须分别进行电流放大。
2)电气结构安排,可控硅与上述触发电流放大器理应安置在一起。而三个大型可控硅与上述的三路触发脉冲形成板必然有一段可观的距离,其间的相互信号引线又不可避免地造成了干扰信号串入的机会,使触发放大器受到干扰。
3)三稳态输出控制,三稳态有三个稳定状态,其中任意一个为高电平时另外两个必然为低电平。而三稳态的输出状态是由输入脉冲决定的。如果三路信号中有一路输出正电平,设信号立刻控制另外两路的信号通路,使它们在相应的时间内受到抑制。三稳态电路的输出分别通过一个箝位电路加到相应的电流放大部分的输入端。箝位电路选用开关三极管,可靠地控制了相应触发放大器的工作。这就相当于在三路可控硅控制极回路进一步采用了选通措施,选通电平的控制由三稳太电路的逻辑关系予以保证。
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