CN102509999A - 一种数字化固体激光器电源模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种数字化固体激光器电源模块，包括与信号采样电路连接的三相平衡电流检测、充电电流检测、电容储能器件以及主电流检测，数字信号处理器DSP的输出端依次并联着充电电路IGBT开关信号、升压电路IGBT开关信号、主电流电路IGBT开关信号和预燃电流电路IGBT开关信号。本发明数字化固体激光器电源模块能够有效减小基板面积，使整机布线大量减少，实现一个控制卡一个整机的简洁要求；整机的可靠性得到有效提升；可以在线升级或诊断，使售后服务成本有效减少；可以和PC通讯，及时显示电源的各项参数，提高了产品的市场竞争力；由于电源各项参数有效反馈和及时保护，从而增强了安全系数。

Description

一种数字化固体激光器电源模块
技术领域
 本发明涉及一种电源模块，尤其是涉及一种数字化固体激光器电源模块。
背景技术
固体激光器电源模块工作时，要提供连续和脉冲模式电流，并且要有较好的暂态特性和保护功能。传统设计由于设计资源的限制，其控制回路采用大量的模拟芯片和分立元件，由此造成控制板由多块PCBA组成，回路面积太大，板板之间连接器太多，信号流向来回交织；生产时，组装复杂，单件成本增加；测试流程太多；售后维修携带零件太多，分析起来复杂；故障率偏高，使客户的激光设备工作不正常或损毁；在特殊情况下可能会置操作和维修人员于危险高压之下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简洁可靠并且全数字化的数字化固体激光器电源模块。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。
这种数字化固体激光器电源模块，包括串联在一起的三相电源开关、三相平衡电流检测、三相全桥整流滤波、充电电流检测、充电电路IGBT、升压电路IGBT、电容储能器件、电弧灯、主流电路IGBT以及主电流检测，所述三相平衡电流检测、充电电流检测、电容储能器件以及主电流检测的输出端还与信号采样电路连接，所述信号采样电路的输出端串联有A/D转换电路，A/D转换电路的输出端依次并联着主电压闭环控制、输出功率闭环控制、预燃电流闭环控制、主电流闭环控制、充电电流控制，并与数字信号处理器DSP连接，所述数字信号处理器DSP的输出端依次并联着充电电路IGBT开关信号、升压电路IGBT开关信号、主电流电路IGBT开关信号和预燃电流电路IGBT开关信号，并与逻辑控制连接，所述逻辑控制的输出端串联着IGBT隔离驱动器，从IGBT隔离驱动器的输出端分为三路分别与充电电路IGBT、升压电路IGBT以及主电流电路IGBT连接。
进一步地，所述电容储能器件的输出端串联着高压触发电路和输出电压检测电路，并与信号采样电路连接。
进一步地，所述电容储能器件与信号采样电路之间设置有主电压检测电路。
进一步地，所述信号采样电路上设置有主电流控制电压。
再进一步地，所述信号采样电路与A/D转换电路之间设置有上下限检查电路与逻辑控制连接。
再进一步地，所述A/D转换电路与数字信号处理器DSP之间设置有A/D选通。
更进一步地，所述数字信号处理器DSP上设置有相互串联在一起的并且能够相互传递信号的通信管理和通信端口。
与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种数字化固体激光器电源模块能够有效减小基板面积，使整机布线大量减少，实现一个控制卡一个整机的简洁要求；整机的可靠性得到有效提升；可以在线升级或诊断，使售后服务成本有效减少；可以和PC通讯，及时显示电源的各项参数，提高了产品的市场竞争力；由于电源各项参数有效反馈和及时保护，从而增强了安全系数。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明一种数字化固体激光器电源模块结构框图。
图中：1-1、三相电源开关； 1-2、三相全桥整流滤波； 1-3、充电电路IGBT；1-4、升压电路IGBT； 1-5、电容储能器件； 1-6、高压触发电路； 1-7、电弧灯； 1-8、主电流电路IGBT； 2-1、三相平衡电流检测； 2-2、充电电流检测；2-3、主电流检测； 2-4、输出电压检测电路； 2-5、主电压检测电路； 2-6、主电流控制电压； 2-7、信号采样电路； 3-1、主电压闭环控制； 3-2、输出功率闭环控制； 3-3、预燃电流闭环控制； 3-4、主电流闭环控制； 3-5、充电电流控制； 3-6、充电电路IGBT开关信号； 3-7、升压电路IGBT开关信号；  3-8、主电流电路IGBT开关信号； 3-9、预燃电流电路IGBT开关信号； 3-10、A/D转换电路； 3-11、上下限检查电路； 3-12、逻辑控制； 3-13、IGBT隔离驱动器； 3-14、A/D选通； 4-1、通信管理； 4-2、通信端口； 5、数字信号处理器DPS。
具体实施方式：
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：
图1所示一种数字化固体激光器电源模块，包括串联在一起的三相电源开关1-1、三相平衡电流检测2-1、三相全桥整流滤波1-2、充电电流检测2-2、充电电路IGBT1-3、升压电路IGBT1-4、电容储能器件1-5、电弧灯1-7、主流电路IGBT1-8以及主电流检测2-3，所述三相平衡电流检测2-1、充电电流检测2-2、电容储能器件1-5以及主电流检测2-3的输出端与信号采样电路2-7连接，并且电容储能器件1-5的输出端串联着高压触发电路1-6和输出电压检测电路2-4，与信号采样电路2-7连接一起；电容储能器件1-5与信号采样电路2-7之间设置有主电压检测电路2-5；所述信号采样电路2-7上设置有主电流控制电压2-6，信号采样电路2-7的输出端串联有A/D转换电路3-10；信号采样电路2-7与A/D转换电路3-10之间设置有上下限检查电路3-11与逻辑控制3-12连接；A/D转换电路3-10的输出端依次并联着主电压闭环控制3-1、输出功率闭环控制3-2、预燃电流闭环控制3-3、主电流闭环控制3-4、充电电流控制3-5，并与数字信号处理器DSP5连接，所述A/D转换电路3-10与数字信号处理器DSP5之间设置有A/D选通3-14；数字信号处理器DSP5的输出端依次并联着充电电路IGBT开关信号3-6、升压电路IGBT开关信号3-7、主电流电路IGBT开关信号3-8和预燃电流电路IGBT开关信号3-9，并与逻辑控制3-12连接，所述逻辑控制3-12的输出端串联着IGBT隔离驱动器3-13，从IGBT隔离驱动器3-13的输出端分为三路分别与充电电路IGBT1-3、升压电路IGBT1-4以及主电流电路IGBT1-8连接；所述数字信号处理器DSP5上还设置有相互串联在一起的并且能够相互传递信号的通信管理4-1和通信端口4-2。
其具体工作方式如下，所述数字化固体激光器电源模块可以分为四个部分：第一部分包括三相电源开关1-1，当检测到整机回路有异常状态时，自我关断三相交流电的输入，三相交流电经过三相全桥整流滤波1-2再串接充电电路IGBT1-3对电容储能器件1-5充电；当充电至一定电压后，升压电路IGBT1-4打开；电容储能器件1-5作为电路中的关键元件之一，将能量储存并提供稳定输出；当电容两端的电压达到一定阀值后，高压触发电路1-6开始工作。电弧灯1-7为负载，负载电流的大小是通过主电流电路IGBT1-8控制。第二部分主要是信号反馈，包括三相平衡电流检测2-1、充电电流检测2-2、主电压检测电路2-5、主电流检测2-3以及输出电压检测电路2-4，形成功率回路的电流和电压检测，达到各种模式电源输出；这部分还有主电流控制电压2-6，回路电流电压信号和主电流控制电压2-6信号都经过模拟信号采样电路2-7传送给第三部分的A/D转换电路3-10，A/D转换电路将模拟量转换成数字量；第三部分还包括上下限检查电路3-11、IGBT隔离驱动器3-13；其中A/D转换电路3-10通过数字信号处理器DSP5的A/D选通3-14将信号送到所要控制通道，这些通道分别是主电压闭环控制3-1、输出功率闭环控制3-2、预燃电流闭环控制3-3、主电流闭环控制3-4和充电电流控制3-5；数字信号处理器DSP5将收集来的信号加工处理后通过充电电路IGBT开关信号3-6、升压电路IGBT开关信号3-7、主电流电路IGBT开关信号3-8和预燃电流电路IGBT开关信号3-9将信号经过逻辑控制3-12与上下限检查电路3-11比较，然后再驱动IGBT隔离驱动器3-13。第四部分，数字信号处理器DSP5通过通信管理4-1驱动通信端口4-2。这种信号的处理方式是以数字处理方式出现的。数字信号处理器DSP5通过通讯端口4-2可以和远程设备（PC）进行通讯，下载和上传数据。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种数字化固体激光器电源模块，其特征在于：包括串联在一起的三相电源开关（1-1）、三相平衡电流检测（2-1）、三相全桥整流滤波（1-2）、充电电流检测（2-2）、充电电路IGBT（1-3）、升压电路IGBT（1-4）、电容储能器件（1-5）、电弧灯（1-7）、主流电路IGBT（1-8）以及主电流检测（2-3），所述三相平衡电流检测（2-1）、充电电流检测（2-2）、电容储能器件（1-5）以及主电流检测（2-3）的输出端还与信号采样电路（2-7）连接，所述信号采样电路（2-7）的输出端串联有A/D转换电路（3-10），A/D转换电路（3-10）的输出端依次并联着主电压闭环控制（3-1）、输出功率闭环控制（3-2）、预燃电流闭环控制（3-3）、主电流闭环控制（3-4）、充电电流控制（3-5），并与数字信号处理器DSP（5）连接，所述数字信号处理器DSP（5）的输出端依次并联着充电电路IGBT开关信号（3-6）、升压电路IGBT开关信号（3-7）、主电流电路IGBT开关信号（3-8）和预燃电流电路IGBT开关信号（3-9），并与逻辑控制（3-12）连接，所述逻辑控制（3-12）的输出端串联着IGBT隔离驱动器（3-13），从IGBT隔离驱动器（3-13）的输出端分为三路分别与充电电路IGBT（1-3）、升压电路IGBT（1-4）以及主电流电路IGBT（1-8）连接。
2.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述电容储能器件（1-5）的输出端串联着高压触发电路（1-6）和输出电压检测电路（2-4），并与信号采样电路（2-7）连接。
3.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述电容储能器件（1-5）与信号采样电路（2-7）之间设置有主电压检测电路（2-5）。
4.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述信号采样电路（2-7）上设置有主电流控制电压（2-6）。
5.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述信号采样电路（2-7）与A/D转换电路（3-10）之间设置有上下限检查电路（3-11）与逻辑控制（3-12）连接。
6.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述A/D转换电路（3-10）与数字信号处理器DSP（5）之间设置有A/D选通（3-14）。
7.根据权利要求1所述的数字化固体激光器电源模块，其特征在于：所述数字信号处理器DSP（5）上设置有相互串联在一起的并且能够相互传递信号的通信管理（4-1）和通信端口（4-2）。
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