CN101895202B - 稳流型隔离模块激光电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稳流型隔离模块激光电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线，电源电路包括控制及驱动电路，还包括输出反馈电路、组合高压输出电路，控制及驱动电路通过组合高压输出电路与输出反馈电路连接，输出反馈电路与控制及驱动电路连接；本发明的有益效果是：输入输出完全隔离；外部具有输出高压启停控制端，使控制方便、灵活；温漂小，长期工作稳定性好；模块化设计，重量轻，外形尺寸小，易于PCB安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种在航天、军工、电子工业及医疗等领域，在激光测距、激光通讯、激光制导、激光照排等方面的仪器设备中，用于激光器引燃的稳流型隔离模块激光电源。
背景技术
市场上现有的小功率激光电源产品多为共地设计，即输入与输出共地，制作相对简单，体积易做小。随着科技发展，隔离激光电源产品的需求越来越大，由于这种电源的输入与输出隔离，且对绝缘及耐压有很高的要求，因此市场上的隔离激光电源产品的外形尺寸普遍较大，且不易PCB安装。
发明内容
鉴于现有的需求情况及存在的问题，本发明提供了一种体积相对较小、易于PCB安装、可靠性及稳定性高的稳流型隔离模块激光电源。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种稳流型隔离模块激光电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线，电源电路包括控制及驱动电路，其特征在于：还包括输出反馈电路、组合高压输出电路，所述控制及驱动电路通过组合高压输出电路与输出反馈电路连接，所述输出反馈电路与控制及驱动电路连接；
所述输出反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的3端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R10和电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别接二极管D4的负极、电容C9的正极，并作为输出部分内部供电端Vcc，稳压源U4的1脚和3脚相连，电阻R10的另一端分别接稳压源U4的3脚、电容C10的正极及电阻R15的一端，并作为输出部分基准输出端Vr，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的4端分别与二极管D4的正极、电容C9和电容C10的负极、稳压源U4的2脚相连并接输出地GND2，电阻R12和电容C25并联，电阻R12的一端通过电阻R13分别接电阻R14和电容C8的一端、电阻R15的另一端、控制芯片U2A的2脚，电阻R16的一端接控制芯片U2A的3脚，电阻R16的另一端与电阻R14的另一端相连并接输出地GND2，控制芯片U2A的1脚分别接二极管D5的正极和电容C8的另一端，二极管D5的负极与二极管D6的负极相连并接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接光电耦合器U3的1脚，光电耦合器U3的2脚接输出地GND2，光电耦合器U3的3脚接输入地GND1，光电耦合器U3的4脚接控制及驱动电路中控制芯片U1的5脚，控制芯片U2B的5脚分别接电容C11和电阻R20的一端，电阻R26和电容C23并联，电阻R20的另一端接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接输出地GND2，控制芯片U2B的6脚分别接电容C12、电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与电容C11的另一端相连并接输出地GND2，电阻R18的另一端接输出部分基准输出端Vr，控制芯片U2B的7脚分别接电容C12的另一端和二极管D6的正极，控制芯片U2A的4脚接输出地GND2，控制芯片U2A的8脚接输出部分内部供电端Vcc，电容C24的一端接输入地GND1，电容C24的另一端接输出地GND2；
所述组合高压输出电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的1端分别接电容C19和电容C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D7的正极和二极管D8的负极，二极管D7的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C20的另一端分别接二极管D8的正极和电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别接电容C21的一端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端分别接电阻R25和电容C22的一端、输出反馈电路中电阻R12的另一端，变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端与电容C21的另一端及电容C22的另一端相连，并接输出反馈电路中电阻R26的一端，电阻R25的另一端接二极管D15的负极，二极管D15的正极接电阻R21的一端，并作为激光电源输出端-HV.Out，电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管D10的负极，电容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管D11的正极和二极管D12的负极，电容C15的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接电容C16的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C16的另一端分别接二极管D10的正极、二极管D11的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的正极、二极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R21的另一端相连。
本发明的有益效果是：输入输出完全隔离；外部具有输出高压启停控制端，使控制方便、灵活；温漂小，长期工作稳定性好；模块化设计，重量轻，外形尺寸小，易于PCB安装。
附图说明
图1为本发明的外壳示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的右视图。
图4为本发明的电路连接框图。
图5为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示，稳流型隔离模块激光电源，包括封装在壳体1内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线2，电源电路包括控制及驱动电路，还包括输出反馈电路、组合高压输出电路，控制及驱动电路通过组合高压输出电路与输出反馈电路连接，输出反馈电路与控制及驱动电路连接；
输出反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的3端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R10和电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别接二极管D4的负极、电容C9的正极，并作为输出部分内部供电端Vcc，稳压源U4的1脚和3脚相连，电阻R10的另一端分别接稳压源U4的3脚、电容C10的正极及电阻R15的一端，并作为输出部分基准输出端Vr，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的4端分别与二极管D4的正极、电容C9和电容C10的负极、稳压源U4的2脚相连并接输出地GND2，电阻R12和电容C25并联，电阻R12的一端通过电阻R13分别接电阻R14和电容C8的一端、电阻R15的另一端、控制芯片U2A的2脚，电阻R16的一端接控制芯片U2A的3脚，电阻R16的另一端与电阻R14的另一端相连并接输出地GND2，控制芯片U2A的1脚分别接二极管D5的正极和电容C8的另一端，二极管D5的负极与二极管D6的负极相连并接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接光电耦合器U3的1脚，光电耦合器U3的2脚接输出地GND2，光电耦合器U3的3脚接输入地GND1，光电耦合器U3的4脚接控制及驱动电路中控制芯片U1的5脚，控制芯片U2B的5脚分别接电容C11和电阻R20的一端，电阻R26和电容C23并联，电阻R20的另一端接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接输出地GND2，控制芯片U2B的6脚分别接电容C12、电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与电容C11的另一端相连并接输出地GND2，电阻R18的另一端接输出部分基准输出端Vr，控制芯片U2B的7脚分别接电容C12的另一端和二极管D6的正极，控制芯片U2A的4脚接输出地GND2，控制芯片U2A的8脚接输出部分内部供电端Vcc，电容C24的一端接输入地GND1，电容C24的另一端接输出地GND2；
组合高压输出电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的1端分别接电容C19和电容C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D7的正极和二极管D8的负极，二极管D7的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C20的另一端分别接二极管D8的正极和电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别接电容C21的一端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端分别接电阻R25和电容C22的一端、输出反馈电路中电阻R12的另一端，变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端与电容C21的另一端及电容C22的另一端相连，并接输出反馈电路中电阻R26的一端，电阻R25的另一端接二极管D15的负极，二极管D15的正极接电阻R21的一端，并作为激光电源输出端-HV.Out，电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管D10的负极，电容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管D11的正极和二极管D12的负极，电容C15的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接电容C16的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C16的另一端分别接二极管D10的正极、二极管D11的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的正极、二极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R21的另一端相连。
控制电路采用他激式振荡电路，且具有启停控制端，控制方便，电路结构简单，引燃、维持两高压合二为一输出，二者自动切换。具有输入过流和输出过压保护，引燃后为恒流输出。
选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件；合理的PCB布局，确保各信号的独立路径，减小各信号间的相互串扰；在变压器线包结构工艺、装配工艺及高压绝缘处理等方面有严格要求，确保电源长期的可靠性及稳定性。
该稳流型隔离模块激光电源采用金属外壳，全敷铜PCB盖板，壳体的四角有过孔3，便于用户的安装；用户可根据自己的使用要求，将壳体接输入地或输出地，使电源有很好的电磁屏蔽作用，提高电源的抗干扰能力。
数根引线2露于壳体1外，一侧为三根引线2，按直流供电输入端+Vin、输入地GND、电源启停控制端R/S顺序排列，另一侧为二根引线2，按激光电源输出端-HV.Out、高压输出地GND2顺序排列。
工作原理：在控制及驱动电路中，由控制芯片U1、电容C2、电阻R1和电阻R2等组成振荡控制电路，从控制芯片U1的3脚输出的振荡脉冲信号，通过三极管T1驱动变压器TRF初级线圈Lp1，在其两端产生高频振荡脉冲电压，并通过开关变压器TRF耦合到其次级。
在次级高压线圈Ls1上的交流高压分两路升压，一路输出绝对值较高的高压，作为引燃高压；另一路输出绝对值较低的工作维持高压。当负载被击穿前，输出负高压的电位低于维持高压，二极管D15反向，输出高压的绝对值较高；当负载被击穿后，自动切换，高压功率输出由维持电压通过电阻R25及二极管D15来提供。
在次级辅助线圈Ls2上的交流电压，通过整流、滤波、稳压后，一方面作为输出部分的控制芯片U2的供电电源Vcc，另一方面为输出反馈电路提供基准电压Vr。
从电阻R26上获得的输出电流采样信号，通过由控制芯片U2B等组成的输出电流反馈电路，去控制光电耦合器U3的1脚，进而隔离控制振荡器的输出，达到稳定输出电流的目的。当维持高压过高时，从电阻R12、电阻R13和电阻R15获得维持高压的过压采样信号，通过由控制芯片U2A等组成的电压反馈电路，同样去控制光电耦合器U3的1脚，进而隔离控制振荡器的输出，起到过压保护的作用。
Claims (2)
1.一种稳流型隔离模块激光电源，包括封装在壳体(1)内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线(2)，电源电路包括控制及驱动电路，其特征在于：还包括输出反馈电路、组合高压输出电路，所述控制及驱动电路分别与组合高压输出电路、输出反馈电路连接，所述输出反馈电路与组合高压输出电路连接；
所述输出反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的3端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R10和电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别接二极管D4的负极、电容C9的正极，并作为输出部分内部供电端Vcc，稳压源U4的控制端1脚和阴极3脚相连，电阻R10的另一端分别接稳压源U4的阴极3脚、电容C10的正极及电阻R15的一端，并作为输出部分基准输出端Vr，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的4端分别与二极管D4的正极、电容C9和电容C10的负极、稳压源U4的阳极2脚相连并接输出地GND2，电阻R12和电容C25并联，电阻R12的一端通过电阻R13分别接电阻R14和电容C8的一端、电阻R15的另一端、控制芯片U2A的反相输入端2脚，电阻R16的一端接控制芯片U2A的同相输入端3脚，电阻R16的另一端与电阻R14的另一端相连并接输出地GND2，控制芯片U2A的输出端1脚分别接二极管D5的正极和电容C8的另一端，二极管D5的负极与二极管D6的负极相连并接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接光电耦合器U3的输入发光二极管正极1脚，光电耦合器U3的输入发光二极管负极2脚接输出地GND2，光电耦合器U3的输出三极管发射极3脚接输入地GND1，光电耦合器U3的输出三极管集电极4脚接控制及驱动电路中控制芯片U1的5脚，控制芯片U2B的同相输入端5脚分别接电容C11和电阻R20的一端，电阻R26和电容C23并联，电阻R20的另一端接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接输出地GND2，控制芯片U2B的反相输入端6脚分别接电容C12、电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与电容C11的另一端相连并接输出地GND2，电阻R18的另一端接输出部分基准输出端Vr，控制芯片U2B的输出端7脚分别接电容C12的另一端和二极管D6的正极，控制芯片U2A的接地端4脚接输出地GND2，控制芯片U2A的电源电压输入端8脚接输出部分内部供电端Vcc，电容C24的一端接输入地GND1，电容C24的另一端接输出地GND2；
所述组合高压输出电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的1端分别接电容C19和电容C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D7的正极和二极管D8的负极，二极管D7的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C20的另一端分别接二极管D8的正极和电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别接电容C21的一端和电阻R24的一端，电阻R24的另一端分别接电阻R25和电容C22的一端、输出反馈电路中电阻R12的另一端，变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端与电容C21的另一端及电容C22的另一端相连，并接输出反馈电路中电阻R26的一端，电阻R25的另一端接二极管D15的负极，二极管D15的正极接电阻R21的一端，并作为激光电源输出端-HV.0ut，电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管D10的负极，电容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管D11的正极和二极管D12的负极，电容C15的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接电容C16的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端，电容C16的另一端分别接二极管D10的正极、二极管D11的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的正极、二极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R21的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的稳流型隔离模块激光电源，其特征在于：所述数根引线(2)露于壳体(1)外，一侧为三根引线(2)，按直流供电输入端+Vin、输入地GND、电源启停控制端R/S顺序排列，另一侧为二根引线(2)，按激光电源输出端-HV.Out、高压输出地GND2顺序排列。
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