CN100414790C - 横流激光器阴阳极的供电装置及用该装置为多路激光器阴阳极供电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种给横流激光器阴阳极供电的供电装置以及利用该装置为多路激光器阴阳极供电的方法，所述供电装置采用的技术方案是：先整流后逆变、经变压器单元耦合后的多路次级再经整流后串联输出；在此基础上，根据增加的激光器的数量，增加相应组数的、主要由逆变电路、变压器耦合及整流电路等组成的输出控制单元为多台激光器的阴阳极供电。由于采用了逆变控制技术，大大提高了输出电压的稳定性和电流扼制速度，从而延长了激光器的使用寿命；同时由于单台电源可以控制多路激光器，而且电路中采用的都是常规元器件，不仅降低了能耗和成本，而且非常容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及到横流激光器的供电电源，尤其是该类电源中给激光器阴阳极供电的供电装置。
背景技术
目前，为横流激光器所配备的电源均为工频电源，电源中通常分为给激光器阴阳极供电的供电装置和给激光器预电离极供电的供电电路；给激光器阴阳极供电的供电装置的结构为：通过一个变压器把交流电升压，再经整流滤波得到与激光器阴阳极工作电压相匹配的电压；给激光器预电离极供电的供电电路的结构为：在激光器的阳极与预电离极之间串接一个限流电阻。上述给激光器阴阳极供电的供电装置的缺点是：由于输出电压脉动大、电流扼制速度慢等固有缺陷，导致激光器经常从辉光放电区进入弧光放电区，从而大大缩短了激光器的使用寿命；同时，为了实现横流激光器的大功率输出，现有技术采用的是多台工频电源并联使用的方式，这不仅增加了激光器电源的成本，而且还由于多台电源各自为政，多台电源相互之间不同步、不均衡，造成了操作困难、浪费能源等诸多问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是：能够实现一种高电压、大电流输出、降本节能、操作方便的横流激光器阴阳极的供电装置。
本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种利用上述供电装置为多台横流激光器阴阳极供电的方法。
本发明所述的横流激光器阴阳极的供电装置，包括输入整流滤波单元和基本供电单元，输入整流滤波单元为所述供电装置提供工作电压，基本供电单元包括逆变单元、变压器单元和输出整流滤波单元，逆变单元包括至少一个逆变电路，变压器单元包括至少一个初级线圈和至少两个次级线圈，输出整流滤波单元包含与次级线圈数量相同的输出整流滤波电路，逆变电路的负载为初级线圈，每个次级线圈与一个输出整流滤波电路的输入端相连接，所有输出整流滤波电路的输出经串联后输出的负正极分别与横流激光器的阴阳极相连。
上述供电装置中的逆变电路采用了半桥脉宽调制方式。
上述供电装置中的变压器单元的初级线圈和次级线圈至少组成一台变压器。
对于本发明所述的利用上述横流激光器阴阳极的供电装置为多台横流激光器阴阳极供电的方法来说，上述技术问题的解决方法为：根据增加的激光器的数量，增加相应组数单独可调的输出控制单元，其中：每组输出控制单元由逆变单元、变压器单元和输出整流滤波单元组成；其中该逆变单元包括至少一个逆变电路，该变压器单元包括至少一个初级线圈和至少一个次级线圈，该输出整流滤波单元包含与次级线圈数量相同的输出整流滤波电路；其中，该逆变电路的负载为初级线圈，每个次级线圈与一个输出整流滤波电路的输入端相连接，并且该输出整流滤波单元的输出是这样构成的：若单元内只有一个输出整流滤波电路，直接作为单元输出，否则，单元内的各个输出整流滤波电路的输出经串联后作为单元的输出；该输出整流滤波单元输出的正极与所控制的激光器的阳极相连，负极与所述的供电装置中某级输出整流滤波电路的正极相连、并且这种连接能够使得该输出整流滤波单元输出的电压与所控制的激光器的工作电压相匹配；所有增设的激光器的阴极与所述供电装置的阴极相连。
上述的供电方法中所述输出控制单元的逆变单元中的逆变电路为半桥脉宽调制方式的逆变电路。
上述的供电方法中所述输出控制单元的变压器单元中的初级线圈和次级线圈至少组成一台变压器。
本发明的有益效果是：本发明利用了一种通用逆变控制技术，逆变电路启动瞬间会在相应的输出整流滤波电路的输出端产生尖峰电压，本发明正好利用该尖峰电压作为激光器启辉脉冲；逆变电路正常工作时，输出电压稳定，电流扼制速度快，从而避免了激光器从正常的辉光放电区进入弧光放电区，延长了激光器的使用寿命；另外，单台电源提供多台激光器的阴阳极工作电压，不再需要多台工频电源协同工作，从而也就不存在了原有激光器电源之间的不同步、不均衡等现象，操作起来十分简单方便，降低了成本和能耗；同时，由于采用的都是常规元器件，进一步降低了成本。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的电原理示意图。
具体实现方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，但本发明不应仅限于此实施例。
图1中示出了一种横流激光器阴阳极的供电装置的具体电路结构，该具体结构包括：输入整流滤波单元1和基本供电单元，输入整流滤波单元1把三相380伏的交流电整流，再经过串联的电容器C1、C2滤波后得到500伏左右的直流稳压电压，为本供电装置提供工作电压；其中：两电容器的耐压、容量均应相同，为了方便叙述，设定两电容器的中间接点为X，该点为半桥逆变电路输出回路的接入点；基本供电单元由逆变单元2、变压器单元3和输出整流滤波单元4组成，其中：逆变单元2由三个半桥逆变电路21、22、23组成，变压器单元3由七个变压器31～37组成，输出整流滤波单元4由七个输出整流滤波电路41～47组成；所有半桥逆变电路都由上述工作电压供电，所有变压器均设定为一个初级线圈和一个次级线圈，初次级匝数比为1∶2；半桥逆变电路的工作频率设定为20kHz，构成半桥的上、下管的控制脉冲为一组相位相差180°、脉宽可调的周期性方波；半桥逆变电路21的输出端接变压器31、32的初级线圈的一端，半桥逆变电路22的输出端接变压器33、34、35的初级线圈的一端，半桥逆变电路23的输出端接变压器36、37的初级线圈的一端，变压器单元3的所有初级线圈的另一端和X点相连；七台变压器的次级线圈分别与七个不同的输出整流滤波电路41～47的输入端相连。该供电装置的工作原理为：在给基本供电单元上电的瞬间，输出整流滤波电路47的输出端会产生尖峰电压，本供电装置正好利用了该尖峰电压给激光器g1启辉；激光器启辉后便进入正常工作状态，这时，半桥逆变电路通过脉宽调制来保证每一个输出整流滤波电路的输出为500伏直流电压，然后把这七路直流输出依次串联，便可得到横流激光器g1的阴阳极正常工作所需的3500伏直流工作电压。
图1中还示出了利用上述的供电装置为多台横流激光器阴阳极供电的方法，本实施例以增加两台激光器为例来描述该供电方法，即：在上述的单台横流激光器阴阳极供电装置的基础上，再增加两组可单独调整的输出控制单元，第一组输出控制单元由一个半桥逆变电路5、一台变压器6和一个输出整流滤波电路7组成，第二组输出控制单元由一个半桥逆变电路8、一台变压器9和一个输出整流滤波电路10组成，两组电路结构和工作原理完全相同；下面就以第一组为例详细描述其具体电路结构和工作原理：该组的变压器含有一个初级与一个次级线圈，初次级的匝数比为1∶2；半桥逆变电路的工作频率设定为20kHz，构成半桥的上、下管的控制脉冲为一组相位相差180°、脉宽可调的周期性方波，该半桥逆变电路由上述供电装置提供工作电压，变压器6的初级的一端接到半桥逆变电路5的输出端，另一端与X点相连，次级线圈接到输出整流滤波电路7的输入端；半桥逆变电路5通过脉宽调制来保证输出整流滤波电路7的输出为0～500伏直流电压，该输出整流滤波电路7输出的正极与所控制的激光器g2的阳极相连，负极与上述供电装置中输出整流滤波电路46输出的正极相连，所有横流激光器的阴极相连，这样就可得到所要控制的激光器g2的阴阳极的3500伏直流电压；同样道理可以得到激光器g3的阴阳极的3500伏直流电压。工作时，上述三台激光器的阴阳极并非同时供电的，只有激光器g1正常工作后，方可启动所增加的第一组输出控制单元，利用输出整流滤波电路7上电瞬间的尖峰电压给激光器g2启辉，激光器g2启辉并进入正常工作状态后，才可启动所增加的第二组输出控制单元，利用输出整流滤波电路10上电瞬间的尖峰电压给激光器g3启辉，激光器g3启辉后便进入正常工作状态。需要说明的是：上述增加的输出控制单元并非局限于上述电路结构，还可以根据实际使用情况(如选用不同工作电压的激光器等)，采用与基本供电单元类似的电路结构，即：至少一个逆变电路、由至少一个初级线圈和至少两个次级线圈构成的至少一台变压器以及与次级线圈相同数量的输出整流滤波电路组成，输出控制单元中所有输出整流滤波电路的输出串联后作为单元输出，单元输出的正极与所要控制的激光器阳极相连，负极与上述供电装置中输出整流滤波电路41～46中某一级输出的正极相连，只要保证供给所要控制的激光器阴阳极的电压满足其正常工作的需要即可。
本实施例中，激光器预电离极的供电电路11结构如下：一个逆变电路、一台由一个初级与三个次级线圈组成的变压器和三个输出整流滤波电路；变压器初级线圈的一端接逆变电路的输出端，另一端和X点相连，三个次级线圈分别和三个输出整流滤波电路的输入端相连，三个输出整流滤波电路输出的正极分别接到三台激光器的预电离极，负极均与激光器的阴极相连接。如果是一台激光器，只需一个次级线圈就可以了。
Claims (6)
1. 横流激光器阴阳极的供电装置，包括输入整流滤波单元和基本供电单元，输入整流滤波单元为所述供电装置提供工作电源，其特征在于：基本供电单元包括逆变单元、变压器单元和输出整流滤波单元，逆变单元包括至少一个逆变电路，变压器单元包括至少一个初级线圈和至少两个次级线圈，输出整流滤波单元包含与次级线圈数量相同的输出整流滤波电路，并且逆变电路的负载为初级线圈，每个次级线圈与一个输出整流滤波电路的输入端相连接，所有输出整流滤波电路的输出经串联后输出的负正极分别与横流激光器的阴阳极相连。
2. 如权利要求1所述的供电装置，其特征在于：所述的逆变电路为半桥脉宽调制方式的逆变电路。
3. 如权利要求1或2所述的供电装置，其特征在于：所述的变压器单元中的初级线圈和次级线圈至少组成一台变压器。
4. 用权利要求1所述的供电装置为多台激光器阴阳极供电的方法，其特征在于：在所述的供电装置的基础上，再根据增加的激光器的数量，增加相应组数的输出控制单元，其中：每组输出控制单元由逆变单元、变压器单元和输出整流滤波单元组成；其中该逆变单元包括至少一个逆变电路，该变压器单元包括至少一个初级线圈和至少一个次级线圈，该输出整流滤波单元包含与次级线圈数量相同的输出整流滤波电路；其中，该逆变电路的负载为初级线圈，每个次级线圈与一个输出整流滤波电路的输入端相连接，并且该输出整流滤波单元的输出是这样构成的：若单元内只有一个输出整流滤波电路，直接作为单元输出，否则，单元内的各个输出整流滤波电路的输出经串联后作为单元的输出；该输出整流滤波单元输出的正极与所控制的激光器的阳极相连，负极与所述的供电装置中某级输出整流滤波电路的正极相连、并且这种连接能够使得该输出整流滤波单元输出的电压与所控制的激光器的工作电压相匹配；所有增设的激光器的阴极与所述供电装置的阴极相连。
5. 如权利要求4所述的供电方法，其特征在于：所述输出控制单元的逆变单元中的逆变电路为半桥脉宽调制方式的逆变电路。
6. 权利要求4或5所述的供电方法，其特征在于：所述输出控制单元的变压器单元中的初级线圈和次级线圈至少组成一台变压器。
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