Багато інвертори, перетворювачі та джерела живлення використовувалися для харчування лазерів. У першу чергу це відноситься до популярного гелієво-неоновому лазеру, який працює з номінальною напругою 2 кВ, споживаючи струм від 3,5 мА до 7 мА. Виявляється, що ці лазери є незручною навантаженням для джерела живлення. З одного боку, точно так само як його примітивний родич – звичайна неонова лампа – газовий лазер вимагає для запуску напруга вище, ніж робоча напруга. Воно може доходити до 6 – 10 кВ. Багато що залежить від внутрішнього тиску газу, температури та терміну служби. Є інші важко вловимі фактори, що впливають на процес іонізації, з якого починається нормальна робота, такі як радіоактивність, вологість, зовнішня освітленість і т.д. У будь-якому випадку бажано, щоб запуск був надійним і автоматичним.

Інша особливість провідності газу в трубці лазера полягає в тому, що вона виявляється негативною. Це призводить до нестійкості, часто випадкового характеру. Кращим способом боротьби з цим явищем є використання джерела живлення з фіксованим струмом, при цьому компенсується негативне опір. Практично, дуже вдалий підхід до стабілізації роботи лазера полягає в тому, щоб використовувати комбінацію звичайного резистора (з позитивним опором) і джерело живлення зі стабілізацією струму. Слід наголоси-

батіг також, що в разі роботи від батарей джерело живлення лазера повинен мати високий к.к.д.

Зображена на рис. 18.25 схема джерела живлення гелій-неонового лазера задовольняє пропонованим вимогам. Крім того, якщо помістити його в металевий кожух, можна значно послабити радіоперешкоди. Принцип дії можна зрозуміти, розібравшись в декількох основних електричних схемах, які разом дають бажаний результат.

Рис. 18.25. Джерело живлення гелій-неонового лазера. У цій схемі здійснено оптимальне використання різноманітних схем для забезпечення стабілізації струму, а також автоматичного запуску. Linear Technology Corporation.

– LT1074 понижуючий імпульсний стабілізатор. Ця керуюча ІС ШІМ використовується як стабілізатор струму. По суті цей режим досягнутий завдяки подачі на висновок FB невеликого напруги з резистора зворотного зв’язку, що має опір 340 Ом, який включений послідовно з лазером.

– Генератор з насиченим сердечником, що складається з трансформатора L2, транзисторів Ql, Q2 і пов’язаних з ними компонент. Цей генератор прямокутних коливань отримує постійну напругу живлення з виходу Ksw керуючої ІС L71074. Вихідна напруга згладжується фільтром, що складається з Ь \ і С1. Тепер слід зауважити, що робочий струм лазера можна стабілізувати за допомогою ІС £ 71074, змінюючи амплітуду прямокутного коливання, яке формується генератором з насичуючої сердечником.

– Двухполуперйодний подвоювач напруги, що використовує діоди D1, D2 і два конденсатори ємністю 0,1 мкФ. Ця схема, разом з підвищувальним трансформатором генератора (L2) забезпечує високу постійну напругу для лазера. Схему слід виконувати дуже акуратно, тому що в ній виникає занадто багато проблем, пов’язаних з індуктивністю розсіювання, перехідними процесами комутації і небажаними резонансами. З іншого боку, занадто велике підвищення напруги за допомогою діод-конденсаторного помножувача може знизити к.п.д і надійність. Крім того, багатократне підвищення напруги може вплинути на стабільність ланцюга зворотного зв’язку.

– Лазер як навантаження. Тут з належною увагою слід поставитися до правильного включенню з точки зору полярності. Кільце запуску лазера або декількох витків дроту використовуються як «третій» електрод для передачі високовольтного пускового імпульсу газу всередині трубки. Важливо, щоб пятідесятітікілоомний резистор був розташований безпосередньо біля трубки; кілька сантиметрів дроти можуть викликати паразитні коливання і нестійкість іонізації.

Об’єднання перерахованих вище схем забезпечує отримання і стабілізацію відповідного струму для лазера. Частина схеми призначена для отримання високовольтного імпульсу, який подається на кільце пуску; він повинен викликати іонізацію, щоб в газі з’явилася провідність, необхідна для роботи лазера.

Щоб розібратися, як все це працює, припустимо, що постійна напруга 28 В щойно подано на наше джерело живлення. На лазері з’являється напруга близько 3,5 кВ. Як уже говорилося, цього недостатньо, щоб іонізувати газ усередині трубки, і ніякої генерації в лазері немає. Зауважте, що резистор з опором 10 МОм дозволяє конденсатору С2 заряджатися від джерела напруги 3,5 кВ, але напруга на ньому обмежена величиною 250 В за допомогою підключеного паралельно стабілітрон. Мета полягає в тому, щоб перенести енергію, накопичену в конденсаторі С2, в первинну обмотку трансформатора Z3, індукуючи при цьому високовольтний сигнал у вторинній обмотці. Цей сигнал запускає лазер за допомогою кільця запуску.

Виконується сказане таким чином: коли напруга 28 В подається на джерело живлення лазера, вихід компаратора А \ практично має потенціал землі і нічого не відбувається. Але, у міру заряду конденсатора С2 до покладених 250 В, деяка частина цієї напруги з’являється на неінвертуючий вході компаратора, викликаючи в кінцевому рахунку підвищення напруги на його виході. Це запускає тиристор і конденсатор С2 розряджається. Поки лазер працює в нормальному режимі, компаратор повертається до свого початкового стану. Це відбувається через наявність позитивного напруги на його інвертується вході, отриманому на резисторі 340 Ом при протіканні струму лазера. Можна помітити, що якщо з якоїсь причини лазер припинить роботу, то знову він запуститься автоматично.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.