Источники питания генераторов плазмы, страница 7

,                                                    (2.8-9.7.)

которая расходуется на нагрев нити накала, т. е

                                           (2.8-9.8.)

Где - теплоемкость, - масса нити, - изменение ее температуры при протекании тока). Приравнивая два последних выражения, получим, что

,                                                   (2.8-9.9.)

учитывая, что известна общая зависимость

                                            (2.8-9.10.)

подставим в нее  и проведем ряд преобразований:

(2.8-9.11.)

Видно, что выражение для  описывает функцию близкую к параболе. Для изменения ее характеристик можно изменять , но вид зависимости от этого не изменится. Если аппроксимировать кривую прямыми (см. рисунок 2.8-9.10.) и подобрать параметры так, чтобы излом в точке А совпадал с изломом ВАХ, а рост  компенсировал рост тока разряда, то тогда мы получим в чем-то идеальное балластное сопротивление, которое будет выполнять роль стабилизатора тока. Но только вот слишком уж много если и это для одного какого-то источника плазмы, да еще и на ограниченном участке ВАХ. Очевидно, что устройство не совсем идеальное и далеко не универсальное. Тем не менее, такие устройства используются. Разумеется, никто не изготавливает специальную лампу накаливания. Нелинейное балластное сопротивление на практике достаточно часто представляет собой параллельно-последовательное соединение ламп накаливания, как правило, большой мощности (в зависимости от мощности вкладываемой в разряд). Создают такие балластные сопротивления чаще всего, не сколько используя точные расчеты, сколько проведя оценку, а дальше следует подбор методом проб и ошибок.

2.8-9.4. Стабилизация режима работы генератора плазмы.

Проблему питания газового разряда, а вернее стабилизацию положения его рабочей точки на ВАХ газового разряда можно решать с привлечением более современной элементной базы. Например, после источника вторичного питания, но перед разрядом, можно включить стабилизатор тока.

Транзисторный стабилизатор тока в общем виде может быть представлен в виде схемы (см. рисунок 2.8-9.11.). Он состоит из некоторого регулирующего элемента работающего в непрерывном режиме, включенным последовательно цепочкой состоящей из сопротивления нагрузки  и эталонного сопротивления  через некоторое течет весь

ток нагрузки. Падение напряжения  пропорциональное  снимается с , усиливается достаточно широкополосным и малоинерционным УПТ (усилителем постоянного тока) и подается на регулирующий элемент РЭ. В качестве регулирующего элемента может быть использован транзистор с подходящими параметрами либо какое-то количество транзисторов включенных параллельно либо последовательно в зависимости от параметров рабочего напряжения и тока нагрузки. Устройство может быть достаточно быстродействующим, чтобы парировать любые изменения параметров нагрузки. Это не так уж просто сделать, но возможно. Но будет ли это удачным решением проблемы? Ведь через  течет весь ток, а значит оно будет линейным только в каком-то диапазоне токов. А дальше начнется нелинейность:  перестанет быть пропорциональным току и при не таком уж большом увеличении тока система регулирования начнет резко «закрывать» регулирующий элемент, а после чего резко открываться, т.е. стабильность на том окончилась, величина тока поддерживается плохо, возможна раскачка колебаний, если не принять мер. Но допустим, что регулятор работает стабильно. При росте тока РЭ закрывается ровно настолько, чтобы компенсировать этот рост тока. Но давайте подумаем, что значит, регулирующий элемент закрывается, причем закрывается не полностью, а частично. Это значит, что возрастает его внутреннее сопротивление, т.е. перед нами балластное сопротивление только и того, что электронное, со всеми его недостатками.