트랜스포머의 자기공진특성을 이용한 플래쉬램프의 방전특성:이론중심
Flashlamp discharge characteristics adopting the self resonance of transformer: main theory
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초록
고체레이저용 제논 플래쉬램프의 전원은 강력한 아크방전을 유발하기 위하여 높은 승압비를 갖는전압변환회로를 가지고 있다. 일반적인 구조는 높은 승압비의 트랜스포머와 배압 정류방식으로 방전관의 절연을 파괴함과 동시에 방전관에 전류를 급격히 통과시키는 방식으로 구동한다. 이 때, 제논방전관의 방전특성상 입력전류를 제한하지 않으면 과전류로 인한 방전관의 과다발열, 전극손실, 봉입기체의 산화가속 등으로 인하여 수명저하의 원인이 되므로, 반드시 방전관에 유입되는 전류를 제한하여야 하며,이를 위하여 종래에는 인덕터나 저항 등을 사용하여 인입전류량을 제한하는 방식을 채택하는 것이 일반적이었다. 본 연구에서와 같이 트랜스포머의 자기공진 특성을 이용하면 낮은 출력 트랜스포머의 1, 2차권선비에서도 고유공진주파수의 전후에서 구동함에 따라서 비교적 높은 피크 전압을 얻을 수 있고, 트랜스포머의 특정주파수에서 고유임피던스 성분을 이용하여 출력 전류를 제한하면 제논방전관의 방전특성과 전원장치의 출력 측 충방전 정수에 의하여 아크방전 주기가 결정되는 자가 발진방식으로 동작하게됨으로 종래의 회로구성보다 간단하여 소형 고체레이저용 전원장치의 구성이 가능함을 이론적으로 설명하였다.
Abstract
Xenon flashlamp power supply for solid-state laser has a converter with high voltage conversion ratio. General model is composed of transformer with high voltage conversion ratio and voltage doubler rectifier circuit. The purpose of power supply leads dielectric breakdown of Xenon flashlamp and passes current rapidly. When it is passing through the current, it has to limit current to avoid over-heat, damage of electrode and acceleration of gas oxidation which are cause of performance degradation of laser system. In general, the inductor and the resistor are used to limit current. In addition, this type of transformer has high turn ratio to make high voltage. But we can get high voltage using transformer with low turn ratio which is driven by the self resonance. Also, advantage of the self resonance is to make simple circuit through the impedance of transformer in resonanct frequency which filters output voltage. I investigated and simplified the main theory for the good characteristics for Xe arc discharge flashlamp.
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