Brevet FR2561850A1 — publié le 19850927

DISPOSITIF POUR A2iiENTATiON DES TUBES A DECHARGE PAR IMPULSIONS La présente invention concerne la technique des impulsions et plus particulièrement les dispositifs pour alimentation des tubes à décharge par impulsions. Le dispositif pour alimentation des tubes à décharge par impulsions s'adapte au mieux à la technique laser, et en particulier à l'alimentation des lasers à solide, tout comme aux installations d'éclairage pulsé. Une des contraintes les plus significatives pour les tubes à décharge par impulsions est la fiabilité et la durée de vie maximale résultant de la conception adéquate du dispositif pour leur alimentation. Ces impératifs, on le sait, sont au mieux satisfaits lorsque le dispositif est capable d'assurer le régime d'arc auxiliaire imposant au tube une décharge faible qui le maintient à l'état conducteur (Passant). Ces dispositifs pour alimentation des tubes 9 décharge par impulsions soit sont compliqués, soit manquent de fiabilité, soit ont un rendement faible. Pour que le dispositif soit fiable la caractéristique de sortie de la source d'alimentation de l'arc auxiliaire doit se rapprocher de celle de la source de courant (cf. "Sources lumineuses pulsées" sous la rédaction de I.S. Marchak, éditions "Snergia", 1978, p.403 -ou "Elements de technique laser" par B.H. Belostotsky et al., M., Editions "Sov. radio", 1972, p. 261). On arrive à remplir cette condition par des sources d'alimentation de l'arc auxiliaire dotées d'une self a' la sortie sous la réserve que l'inductance de la self suffise à assurer la stabilité en courant de l'arc auxiliaire.Pourtant la présence d'une self à la sortie de la source d'alimentation de l'arc auxiliaire,en plus de gêner l'amorçage du tube, retarde l'établissement du courant nominal de l'arc auxiliaire au-delà de la durée de l'impulsion de décharge puissante ce qui peut conduire à l'extinction du tube. Pour supprimer les inconvénients indiqués dans le dispositif on maintient le courant de la self pendant l'impulsion de décharge puissante et en temps de repos entre deux impulsions consécutives. les dispositifs existants pour alimentation de tubes à décharge par impulsions comportent un générateur d'impulsions avec un circuit d'aliméntation et dont la sortie est raccordée au tube de décharge par impulsions, un montage, comprenant une source d'alimentation de l'arc auxiliaire du tube à décharge par impulsions et une self en série, raccordé en parallèle audit générateur d'impulsions par une diode, et un court-circuiteur de courant de l'arc auxiliaire pendant les impulsions produites par le générateur d'impulsions, placé en parallèle sur ledit montage. C'est ainsi que dans le dispositif pour alimentation des tubes à décharge par impulsions qui fait l'objet du certificat d'auteur d'invention dtURSS N 527035, cl. H05K 1/04, publié le 30.08.76, le court-circuiteur de courant de l'arc auxiliaire se presente comme un thyristor avec un organe de blocage par anode. L'organe de blocage par anode du thyristor dissipe de l'énergie ce qui conduit à l'abaissement du rendement du dispositif. Un désavantage encore à noter de cet organe est qu'il augmente la complexité du dispositif et compromet sa fiabilité. Dans le dispositif existant pour alimentation des tubes à décharge par impulsions qui fait l'objet du certificat d'auteur d'invention d'URSS N 352420, cl. X05B41/32, publié le 21.09.72, la fonction de court-circuiteur de courant de l'arc auxiliaire est faite par une diode Zener. Cette solution, quoique plus simple que la précédente, n'est pas, elle non plus, à l'abri de la dissipation d'énergie ce qui la rend encore moins performante en rendement que la précédente. L'invention vise à créer un dispositif pour alimentation des tubes à décilarge par impulsions doté d'un court-circuiteur de courant de l'arc auxiliaire du tube a décharge par impulsions permettant d'augmehter le rendement du dispositif. La solution consiste en un dispositif pour alimen tation des tubes à décharge par impulsions comportant un générateur d'impulsions avec un circuit d'alimentation et dont la sortie est raccordez à un tube à décharge par impulsions, un montage, comprenant une source d'ali- indentation de l'arc auxiliaire du tube à décharge par impulsions et une self en sérine, raccordé en parallèle audit générateur d'impulsions par une diode, et un court- circuiteur de courant de l'arc auxiliaire pendant les impulsions en provenance du générateur d'impulsions, placé en parallèle sur ledit montage; selon l'invention le court-circuiteur de courant de- l'arc auxiliaire contient, en série, une source de tension et une soupape. Il est raisonnable que le dispositif pour alimenta- tion utilise comme source de tension le circuit d'ali-. mentation du générateur d'impulsions. Il est également raisonnable que dans le dispositif pour alimentation la fonction de soupape soit faite par un thyristor dont la gâchette reçoit des impulsions en synchronisme avec les impulsions produites par le géné- rateur d'impulsions. I1 est utile que le dispositif pour alimentation comporte un capteur de courant circulant dens le circuit générateur d'impulsions - tube à décharge, relie électri- quement à la gâchette du thyristor. Il est avantageux que le dispositif pour alimentation contienne un capteur de rayonnement du tube à décharge par impulsions, relie électriquement à la gâchette du thyristor. Le dispositif pour alimentation des tubes à décharge par impulsions aelon l'invention jouit d'un bon rende- ment du fait que le court-circuitage du courant de l'arc auxiliaire par la source de tension ne produit pas de dissipation d'énergie. Il est a noter de plus que la présence d'un thyristor assure au dispositif un fonctionnement, sûr, même lorsque l'amplitude dea impulsions produites par le générateur d'impulsions est largement variable ce qui s'impose lorsque les tubes a' décharge à alimenter ont des caractéristiques, notamment une re sistance interne, substantiellement différentes. Le fait de pouvoir utiliser comme source de tension le circuit d'alimentation du générateur d'impulsions permet de simplifier le dispositif. Dans ce qui suit 11 invention sera expliquée au co- urs de la description de quelques formes de réalisation particulieres de celle-ci,faite en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 represente le schéma de principe dun dispositif pour alimentation des tubes à décharge par impulsions selon l'invention; la figure 2, id. qu'à la-figure avec un circuit d'alimentation du générateur d'impulsions comme source de tension selon l'invention; la figure 3, id. qu'à la figure 1, avec un thyristor commandé par un générateur d'impulsions selon l'in invention;; la figure 4, id. qu'a la figure 3 avec un circuit de commande du thyristor à partir d'un capteur de courant selon l'invention; la figure 5, id. qu'a la figure 3 avec un circuit de commande du thyristor à partir d'un capteur de rayonnement du tube à décharge selon ltinvention. Le dispositif pour alimentation de tubes à décharge par impulsions comporte un générateur d'impulsions 1 (figure 1) avec circuit d'alimentation 2, en l'occurrence un circuit de courant continu. La sortie du générateur 1 est raccordée à un tube à décharge par impulsions 3. Le générateur d'impulsions 1 est raccordé par une diode 4 en parallèle à un montage comprenant une source 5 d'alimentation de l'arc auxiliaire du tube à décharge par impulsions et une self 6 en série. I1 est bon que le rôle de source d'alimentation 5 soit rempli par une source dont la caractéristique se rapproche de celle de la source de courant. :Pourtant la source 5 peut etre une source de tension présentant une certaine résistance interne. Le dispositif contient également un court-circui teur 7 de courant de l'arc auxiliaire pendant les impulsions émises par le générateur d'impulsions mis en parallele sur le montage comprenant la source d'alìmen- tation 5 et la self 6 en série. Le court-circuiteur 7 comporte, raccordées en série une source de tension 8 et une soupape 9, dans ce qui suit la diode 9. La tension de la source 8 dépasse celle du tube 3 en régime l'arc auxiliaire. Selon le mode de réalisation considéré du dispositif le générateur d'impulsions 1, la source 5 d'alimen- tation de l'aro auxiliaire et la source de tension 8 ont leurs positifs réunis entre eux. La diode 4, tout comme la diode 9, a sa cathode reliée à la self 6. Le dispositif pour alimentation de tubes à décharge par impulsions selon l'invention peut exister sous une deuxième forme de réalisation particulière, analogue a la précédente à cela près que la fonction de source de tension 8 est faite par le circuit 2 d'alimentation du générateur d'impulsions l,ce qui simplifie le dispositif $figure 2). Le dispositif pour alimentation des tubes à décharge par impulsions peut exister sous une troisieme norme de réalisation particulière, analogue à la premiere forme de réalisation particulière qu'on vient de décrire a cette différence près que le court-circuiteur 7 de courant de l'arc auxiliaire utilise comme soupape un thyristor 10 (figure 3) dont la cathode est raccordés à la self 6. La gâchette du thyristor 10 reçoit les impulsions en simultanéité avec les impulsions en provenance du gé nérateur 1, la gâchette du thyristor 10 étant raccordée à la sortie respective du générateur 1. I1 est à remarquer de plus qu'en l'occurrence la diode 4 est raccordée par son anode au positif de la source d'alimentation 5 de l'arc auxiliaire. Le dispositif pour alimentation de tubes à dé- charge par impulsions peut exister sous une quatrième forme de réalisation particulière, analogue à la troisi- ème forme de réalisation particulière décrite ci-dessus, à cela près que la gâchette du thyristor 10 est en liaison électrique avec un capteur 11 de courant (figure 4) circulant dans le circuit générateur d'impulsions 1 - tube à décharge 3. I1 est à noter de plus que dans cette forme de réalisation particuliere de l'invention la diode 4 a sa cathode raccordée au négatif de la source 5 d'alimentation de l'arc auxiliaire, la self 6 étant placée entre le positif de la source d'alimentation 5 et un point commun aux positifs du générateur d'impulsions 1 et de la source de tension 8. Le dispositif pour alimentation de tubes à décharge par impulsions peut exister sous une cinquième forme de réalisation particuliere, analogue à la troisième forme de réalisation particulière, à cela prés que la gâchette du thyristor 10 est reliée électriquement a un capteur 12 de rayonnement du tube à décharge par impulsions (figure 5), en particulier à un capteur de lumière. Il est à remarquer de plus que la diode 4 a son anode raccordée à la self 6. -Le dispositif pour alimentation de tubes à décharge par impulsions fonctionne de la manière suivante: A la mise en marcne du dispositif une tension appa rat a' la sortie de la source 5 d'alimentation de l'arc auxiliaire (figure 1). Elle estappliquéepar la self 6 à la cathode de la diode 9. L'anode de la diode 9 est à ce moment portée à la tension de la source 8. Quand la tension à la sortie de la source S passe en dessus de celle de la source 8,la diode 9 entre en conduction. L'effet en est la montée de courant dans le circuit source d'alimenta- tion 5- self 6 - diode 9 - source de tension 8 - source d'alimentation 5. Ce courant s'établit à un niveau déter- miné par la source d'alimentation 5. A l'instant d'amorçage du tube 3 par une impulsion de haute tension et de faible puissance, émise par un bloc d'amorçage faisant partie du générateur d'impulsions 1, le tube 3 devient conduc teur et sa tension passe en dessous ae celle de la source 8. Dans ce cas la @iode 4, devenue passante, conduit le courant de la self 6 vers le tube 3 pour le maintenir en état conducteur. La tension d'amorçage du tube 3 étant inférieure à la tension de la source 8, la diode 9 cesse de conduire. A l'application au tube 3 d'une impulsion de de- charge puissante par le générateur 1 la chute de tension dans celui augmente. La tension sur la cathode de la diode 4 augmente, elle aussi, par l'effet de l'énergie emmagasinée par la self 6 et de celle de la source d'ali- mentation 5. Pourtant à l'instant où cette tension dépasse la tension de la source 8 la diode 9 entre en conduction et Le courant de la self 6 se ferme par la diode 9 et la source de tension 8. La diode 4, polarisee dé- sortais en inverse, se coupe. A l'instant ou l'impulsion de decharge prend fin la tension sur le tube 3 décrot. Quand elle tombe au-desso- us ae celle de la source 8 la diode 4 devient passante et la diode 9 se coupe; le courant de la self 6 passe alors dans le tuhe 3 pour le maintenir en état conducteur. De cette façon, jusqu'à apparition d'une nouvelle impulsion puissante produite par le générateur L le tube 3 est passant du fait de la présence d'un arc auxiliaire ce qui rend inutile le réamorçage multiple du tube 3 par une impulsion de haute tension et de faible puissance. Comme il ressort de la description du Sonctionne- ment du dispositif, il est conçu de façon à ne dissiper que peu d'énergie d'où son excellent rendement. Dans la forme de réalisation particulière de l'invention représentée à la figure 2, le comportement du dispositif est analogue au précédant. Le fonctionnement du dispositif sous ses formes de réalisation particulieres, représentées aux figures 3, 4 et 5, est analogue, a quelques détails près, au pre- cédent. La différence consiste dans le fait qu'après la fin de l'impulsion puissante issue du générateur 1 la resistance du tube 3 (figures 3,4 et 5) croit un certain temps par effets rémanents d'une température et d'une pression de gaz élevées aues à l'action de l'impulsion sur le tube 3. La croissance de la résistance augmente la c@ute de tension dans le tube 3 produite par le courant de l'arc auxiliaire.Cette chute de tension peut parfois (par exemple avec les tubes a' orte pression au gaz) dépasser la tension de la source 8 ce qui comporte le risque que le courant de l'arc auxiliaire peut emprunter le circuit thyristor 10 - source 8 au lieu de celui du tube 3 comme cela est nécessaire pour le maintenir en conduction et que, par conséquent, le tube 3 peut s'éteindre. L'a;plication du thyristor 10 permet de combattre cet inconvénient. A la aisparition de l'impulsion puissante en provenance du générateur 1 le thyristor 10 se coupe et le courant de l'arc auxiliaire passe dans le circuit du tube 3 pour empêcher son extinction. pour que le thyristor 10 soit conducteur pendant l'im- pulsion puissante issue du générateur 1 sa gâchette re çoit, en synchronisme avec les impulsions du générateur, des impulsions produites soit par le générateur 1 luimeme (figure 3), soit par le capteur de courant 11 (figure 4), soit par le capteur de rayonnement du tube 12 (figure 5). in conduction, le thyristor 10 se comporte e diode 9; aussi après l1amorçage du thyristor 10 le fonctionnement du dispositif s'opère de façon analogue a celui décrit ci-aessus Les capteurs 11 et 12 permettent de découpler élect- riquement les circuits et d'étendre la marge de nruit å l'amorçage du thyristor 10. REVENDICATIONS 1. dispositif pour alimentation de tubes a décharge par impulsions comportant un générateur d'impulsions (1) avec un circuit d'alimentation (2) et dont la sortie est raccordée à un tube à déc@arge par impulsions (3), un montage, comprenant une source (5) d'alimentation de l'ar@ auxiliaire du tu@e à décharge par impulsions et une self (6) en série, raccordé en parallèle par une. diode (4) audit générateur d'impulsions (1), et un court-circuiteur (7) de courant ce l'arc auxiliaire pendant les impulsions produites par le générateur d'impulsions, placé en parall@le sur ledit nontabe, c a r a c t 6 r i s e par le fait que le court-circuiteur (7) de courant de l'ar@ auxiliaire contient, en série, une source de tension (8) et une soupape (9). 2. Dispositif pour alimentation selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que.la fonc- tion de source d'alimentation (8) est remplie par le circuit d'alimentation (2) du générateur d'impulsions (1). 3. Dispositif pour alimentation selon les revendica- tions 1 et 2, c a r a c t é r i s é par le iait que la fonction ae soupape (9) est faite par un thyristor (10) dont la gachette reçoit des impulsions en sy@chronisme avec les impulsions produites par le générateur d'impulsions (1). 4. Dispositif pour alimentation selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é par le fait qutil coporte un capteur (11) de courant circulant dans le circuit générateur d'impulsions (1) - tube à décharge (3), relié électriquement à la gàchette du thyristor (10). 5. Dispositif pour alimentation selon la revendica ton 3, c a r a c t é r i s é par le fait qu'il contient an capteur (12) de rayonnement au tube à décharge par impulsions, relié électriquement à la gâchette du thyristor (10).