CN103633851A

CN103633851A - 由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路

Info

Publication number: CN103633851A
Application number: CN201310702390.2A
Authority: CN
Inventors: 刘申; 李然; 周末梦
Original assignee: TIANJIN DONGWEN HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY PLANT
Current assignee: TIANJIN DONGWEN HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY PLANT
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明涉及一种在军工、电子工业及医疗等领域，用于激光器工作的一种由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路。包括控制及驱动电路、输出反馈电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路，输出反馈电路分别与控制及驱动电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路连接，控制及驱动电路与复合高压输出电路连接。效果是：电路结构简单，转换效率高；稳流精度高且可连续调节；维持工作电压可调，进而改变起辉电压，适应多种类型的激光器；具有外部输出使能控制及内部输出电流控制保护的功能；模块化设计，重量轻，外形尺寸小，长期工作可靠性高易于安装。

Description

由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路

技术领域

本发明涉及一种在军工、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，用于激光器工作的一种由555构成的可调压调流高性能正激

光电源电路。

背景技术

随着高科技的不断发展，各种气体激光器的应用越来越广泛，市场对激光器的重要组成部分激光电源的要求随之也越来越高，当今的激光电源虽然大多引入了高频开关电源技术，进行高频化设计，但其电路结构较复杂，存在着转换效率较低，稳流精度不高，产品的外形尺寸较大，长期工作可靠性较差等不足。

发明内容

鉴于现有的需求情况及存在的不足，本发明提供了一种稳流精度高，外形尺寸较小、易于安装且电路简单的由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路，其特征在于：它包括控制及驱动电路、输出反馈电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路，所述输出反馈电路分别与控制及驱动电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路连接，所述控制及驱动电路与复合高压输出电路连接。

本发明的有益效果是：电路结构简单，转换效率高；稳流精度高且可连续调节；维持工作电压可调，进而改变起辉电压，适应多种类型的激光器；具有外部输出使能控制及内部输出电流控制保护的功能；模块化设计，重量轻，外形尺寸小，长期工作可靠性高，易于安装。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路，包括控制及驱动电路、输出反馈电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路，输出反馈电路分别与控制及驱动电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路连接，控制及驱动电路与复合高压输出电路连接。

上述控制及驱动电路中，变压器TRF初级线圈Lp的1端分别接电感L1的一端、电容C3的正极，电容C3的负极接输入地GND，稳压基准源U2的控制端1脚分别接电阻R8和R9的一端，电阻R8的另一端分别接稳压基准源U2的阴极3脚、电阻R2的一端和电容C4的正极，并作为基准电压输出端Vref，电阻R9的另一端分别与电容C4的负极、稳压基准源U2的阳极2脚相连并接输入地GND，电阻R1的一端分别接二极管D2的负极、电容C6的正极、电阻R3和电阻R5的一端、控制芯片U1的电源正端8脚，电容C6的负极与二极管D2的正极相连并接输入地GND，电阻R12的一端分别接二极管D1的负极、电容C5的正极，并作为内部供电端Vcc，电容C5的负极与二极管D1的正极相连并接输入地GND，供电输入端+Vin分别接电阻R1、 R2、R12的另一端以及电感L1的另一端，变压器TRF初级线圈Lp的2端接三极管T1的漏极，电阻R10与二极管D3并联，三极管T1的栅极分别接二极管D3的正极和电阻R11的一端，二极管D3的负极接控制芯片U1的的输出端3脚，电阻R11的另一端与三极管T1的源极相连并接输入地GND，电阻R3的另一端分别接电阻R4的一端和控制芯片U1的的放电端7脚，电阻R4的另一端分别接电容C1的一端、控制芯片U1的的触发端2脚和阈值端6脚，电阻R5的另一端分别接三极管T2的集电极、控制芯片U1的的复位端4脚，三极管T2的基极分别接电阻R6、R7及电容C2的一端，电阻R6的另一端接启停控制端R/S，三极管T2的发射极分别接电阻R7、和电容C1、C2的另一端，并与控制芯片U1的的接地端1脚相连后接输入地GND，控制芯片U1的的电压控制端5脚通过电容C7接输入地GND；

上述输出反馈电路中，电阻R21与电容C23并联，电阻R21的一端通过电阻R20分别接电容C25和电阻R19的一端、控制芯片U4B的反相输入端6脚，电阻R18与电容C24并联，控制芯片U4B的同相输入端5脚接电阻R18的一端，电阻R18和电阻R19的另一端相连并接输入地GND，电阻R16与二极管D4并联，控制芯片U4B的输出端7脚分别接电容C25的另一端、二极管D4的负极及电阻R17的一端，二极管D4的正极与二极管D5的正极相连并接控制及驱动电路中控制芯片U1的电压控制端5脚，电阻R17的另一端接输入地GND，电阻R23与电容C27并联，控制芯片U4A的同相输入端3脚分别接电阻R23、R24的一端，电阻R23的另一端接输入地GND，二极管D6、D7同向串联且与电阻R25及电容C22并联，二极管D6的负极接电阻R24的另一端，二极管D7的正极接输出地HVG，控制芯片U4A的反相输入端2脚分别接电阻R22和电容C26的一端，电阻R22的另一端接输入地GND，控制芯片U4A的输出端1脚分别接二极管D5的负极、电容C26的另一端，控制芯片U4A的4脚接输入地GND，控制芯片U4A的8脚接内部供电端Vcc；

上述输出电压控制电路中，控制芯片U5B的同相输入端5脚接电位器W的可调端3脚，电位器W的一固定端1脚接基准电压输出端Vref，电位器W的另一固定端2脚通过电阻R15接输入地GND，控制芯片U5B的反相输入端6脚分别接电阻R13和电容C8的一端，控制芯片U5B的输出端7脚分别接电阻R14的一端、电容C8的另一端，电阻R13和电阻R14的另一端相连并接输出反馈电路中控制芯片U4B的同相输入端5脚；

上述电流控制及保护电路中，控制芯片U5A的同相输入端3脚分别接二极管D8的正极、电阻R29的一端，电阻R29的另一端分别与电阻R31和电容C10的一端、输出电流调节端Iadj相连，稳压基准源U3的控制端1脚分别接电阻R32的一端和电阻R31的另一端，稳压基准源U3的阳极2脚分别与电阻R32和电容C10的另一端相连并接输入地GND，稳压基准源U3的阴极3脚分别接二极管D8的负极、电阻R30的一端，电阻R30的另一端接内部供电端Vcc，控制芯片U5A的反相输入端2脚分别接电阻R26和电容C9的一端，控制芯片U5A的输出端1脚分别接电阻R27的一端、电容C9的另一端，电阻R28的一端分别接电阻R26、R27的另一端，电阻R28的另一端接输出反馈电路中控制芯片U4A的同相输入端3脚，控制芯片U5A的4脚接输入地GND，控制芯片U5A的8脚接内部供电端Vcc；

上述复合高压输出电路中，变压器TRF次级高压线圈Ls的1端分别接电容C19和电容C11的一端，电容C19的另一端分别接二极管D19的负极和二极管D20的正极，二极管D19的正极分别接电容C20的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls的2端，电容C20的另一端分别接二极管D20的负极和电阻R36的一端，电阻R36的另一端分别接电容C21和电阻R37的一端、输出反馈电路中电阻R21的另一端，电容C21的另一端分别接变压器TRF次级高压线圈Ls的2端和输出反馈电路中二极管D6的负极，电容C28和电阻R38并联，电阻R37的另一端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接二极管D9的正极，二极管D9的负极接二极管D10的正极，二极管D10的负极分别接电阻R34的一端和复合正高压输出端+HV.Out，电容C11的另一端分别接电容C13的一端、二极管D11的负极和二极管D12的正极，电容C13的另一端分别接电容C15的一端、二极管D13的负极和二极管D14的正极，电容C15的另一端分别接电容C17的一端、二极管D15的负极和二极管D16的正极，电容C17的另一端分别接二极管D17的负极和二极管D18的正极，二极管D11的正极分别接电容C12的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls的2端，电容C12的另一端分别接二极管D12的负极、二极管D13的正极和电容C14的一端，电容C14的另一端分别接二极管D14的负极、二极管D15的正极和电容C16的一端，电容C16的另一端分别接二极管D16的负极、二极管D17的正极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D18的负极和电阻R33的一端，电阻R33的另一端与电阻R34的另一端相连；

主控制芯片采用常见的7555时基电路，利用其控制简单、极低的功耗、电源适应范围宽、带载能力强等特点，通过外围电路连接，构成无稳态多谐振荡器电路。电路整体结构简单，耗能小，输出稳流精度高，其外部有使能控制端及输出恒流调节控制，内部有多种保护功能。高压部分采用复合高压输出，输出电压及电流可调，起辉、维持电压自动切换，起辉后为恒流输出。

选择低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件；PCB合理布局, 控制、功率等各类信号有独立路径，减小各信号间的相互串扰，有效控制EMI；确保高质量的高频变压器，在其结构工艺、装配工艺及高压绝缘处理等方面，严格把关，保证电源长期工作的稳定性及可靠性。

工作原理

在控制及驱动电路中，由U1控制芯片7555、电容C1、电阻R3和电阻R4等组成无稳态多谐振荡器电路。内部供电电压Vcc不取自U1芯片的8脚，而采用独立输出，避免对其它控制芯片的干扰。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Lp，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。

在复合高压输出电路中，开关变压器TRF的次级高压线圈Ls上的交流脉冲高压分两条路倍压，一路通过八倍压，输出很高的正高压，作为起辉高压；另一路通过二倍压，输出较低的正维持工作高压。当激光器负载被击穿前，起辉高压高于维持工作高压，二极管D9、D10反向，输出电压为很高的起辉电压；当激光器负载被击穿后，负载电流增加，两个高压自动切换，高压功率输出通过电阻R37、R38及二极管D9、D10，由维持工作电压来提供。

在电流控制及保护电路、输出电压控制电路及输出反馈电路中，控制芯片U4B、电阻R19、R20、R21等组成电压反馈电路，并通过电位器W经U5B等组成的跟随器，对输出电压进行调节；由控制芯片U4A、电阻R25等组成输出电流反馈电路，从而得到高精度的输出电流，并通过外控调节端Iadj，经控制保护电路及U5A等组成的跟随器，对输出电流进行连续调节。

Claims

1.一种由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路，其特征在于：它包括控制及驱动电路、输出反馈电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路，所述输出反馈电路分别与控制及驱动电路、输出电压控制电路、电流控制及保护电路、复合高压输出电路连接，所述控制及驱动电路与复合高压输出电路连接。

2.根据权利要求1所述的由555构成的可调压调流高性能正激光电源电路，其特征在于：所述控制及驱动电路中，变压器TRF初级线圈Lp的1端分别接电感L1的一端、电容C3的正极，电容C3的负极接输入地GND，稳压基准源U2的控制端1脚分别接电阻R8和R9的一端，电阻R8的另一端分别接稳压基准源U2的阴极3脚、电阻R2的一端和电容C4的正极，并作为基准电压输出端Vref，电阻R9的另一端分别与电容C4的负极、稳压基准源U2的阳极2脚相连并接输入地GND，电阻R1的一端分别接二极管D2的负极、电容C6的正极、电阻R3和电阻R5的一端、控制芯片U1的电源正端8脚，电容C6的负极与二极管D2的正极相连并接输入地GND，电阻R12的一端分别接二极管D1的负极、电容C5的正极，并作为内部供电端Vcc，电容C5的负极与二极管D1的正极相连并接输入地GND，供电输入端+Vin分别接电阻R1、 R2、R12的另一端以及电感L1的另一端，变压器TRF初级线圈Lp的2端接三极管T1的漏极，电阻R10与二极管D3并联，三极管T1的栅极分别接二极管D3的正极和电阻R11的一端，二极管D3的负极接控制芯片U1的的输出端3脚，电阻R11的另一端与三极管T1的源极相连并接输入地GND，电阻R3的另一端分别接电阻R4的一端和控制芯片U1的的放电端7脚，电阻R4的另一端分别接电容C1的一端、控制芯片U1的的触发端2脚和阈值端6脚，电阻R5的另一端分别接三极管T2的集电极、控制芯片U1的的复位端4脚，三极管T2的基极分别接电阻R6、R7及电容C2的一端，电阻R6的另一端接启停控制端R/S，三极管T2的发射极分别接电阻R7、和电容C1、C2的另一端，并与控制芯片U1的的接地端1脚相连后接输入地GND，控制芯片U1的的电压控制端5脚通过电容C7接输入地GND；

所述输出反馈电路中，电阻R21与电容C23并联，电阻R21的一端通过电阻R20分别接电容C25和电阻R19的一端、控制芯片U4B的反相输入端6脚，电阻R18与电容C24并联，控制芯片U4B的同相输入端5脚接电阻R18的一端，电阻R18和电阻R19的另一端相连并接输入地GND，电阻R16与二极管D4并联，控制芯片U4B的输出端7脚分别接电容C25的另一端、二极管D4的负极及电阻R17的一端，二极管D4的正极与二极管D5的正极相连并接控制及驱动电路中控制芯片U1的电压控制端5脚，电阻R17的另一端接输入地GND，电阻R23与电容C27并联，控制芯片U4A的同相输入端3脚分别接电阻R23、R24的一端，电阻R23的另一端接输入地GND，二极管D6、D7同向串联且与电阻R25及电容C22并联，二极管D6的负极接电阻R24的另一端，二极管D7的正极接输出地HVG，控制芯片U4A的反相输入端2脚分别接电阻R22和电容C26的一端，电阻R22的另一端接输入地GND，控制芯片U4A的输出端1脚分别接二极管D5的负极、电容C26的另一端，控制芯片U4A的4脚接输入地GND，控制芯片U4A的8脚接内部供电端Vcc；

所述输出电压控制电路中，控制芯片U5B的同相输入端5脚接电位器W的可调端3脚，电位器W的一固定端1脚接基准电压输出端Vref，电位器W的另一固定端2脚通过电阻R15接输入地GND，控制芯片U5B的反相输入端6脚分别接电阻R13和电容C8的一端，控制芯片U5B的输出端7脚分别接电阻R14的一端、电容C8的另一端，电阻R13和电阻R14的另一端相连并接输出反馈电路中控制芯片U4B的同相输入端5脚；

所述电流控制及保护电路中，控制芯片U5A的同相输入端3脚分别接二极管D8的正极、电阻R29的一端，电阻R29的另一端分别与电阻R31和电容C10的一端、输出电流调节端Iadj相连，稳压基准源U3的控制端1脚分别接电阻R32的一端和电阻R31的另一端，稳压基准源U3的阳极2脚分别与电阻R32和电容C10的另一端相连并接输入地GND，稳压基准源U3的阴极3脚分别接二极管D8的负极、电阻R30的一端，电阻R30的另一端接内部供电端Vcc，控制芯片U5A的反相输入端2脚分别接电阻R26和电容C9的一端，控制芯片U5A的输出端1脚分别接电阻R27的一端、电容C9的另一端，电阻R28的一端分别接电阻R26、R27的另一端，电阻R28的另一端接输出反馈电路中控制芯片U4A的同相输入端3脚，控制芯片U5A的4脚接输入地GND，控制芯片U5A的8脚接内部供电端Vcc；

所述复合高压输出电路中，变压器TRF次级高压线圈Ls的1端分别接电容C19和电容C11的一端，电容C19的另一端分别接二极管D19的负极和二极管D20的正极，二极管D19的正极分别接电容C20的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls的2端，电容C20的另一端分别接二极管D20的负极和电阻R36的一端，电阻R36的另一端分别接电容C21和电阻R37的一端、输出反馈电路中电阻R21的另一端，电容C21的另一端分别接变压器TRF次级高压线圈Ls的2端和输出反馈电路中二极管D6的负极，电容C28和电阻R38并联，电阻R37的另一端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接二极管D9的正极，二极管D9的负极接二极管D10的正极，二极管D10的负极分别接电阻R34的一端和复合正高压输出端+HV.Out，电容C11的另一端分别接电容C13的一端、二极管D11的负极和二极管D12的正极，电容C13的另一端分别接电容C15的一端、二极管D13的负极和二极管D14的正极，电容C15的另一端分别接电容C17的一端、二极管D15的负极和二极管D16的正极，电容C17的另一端分别接二极管D17的负极和二极管D18的正极，二极管D11的正极分别接电容C12的一端和变压器TRF次级高压线圈Ls的2端，电容C12的另一端分别接二极管D12的负极、二极管D13的正极和电容C14的一端，电容C14的另一端分别接二极管D14的负极、二极管D15的正极和电容C16的一端，电容C16的另一端分别接二极管D16的负极、二极管D17的正极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D18的负极和电阻R33的一端，电阻R33的另一端与电阻R34的另一端相连。