CN113098268A - 电源装置及激光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源装置，其从负载开始动作的时刻就可以使负载稳定地进行动作。充电电源与进行间歇动作的负载的动作同步地进行使电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作。充电电源具备切换第1动作模式与第2动作模式的功能，其中，在第1动作模式中，若电容器的端子间电压偏离第1电压容许范围，则进行使电容器的端子间电压接近于电压目标值的辅助充放电动作，在第2动作模式中，若电容器的端子间电压偏离比第1电压容许范围更窄的第2电压容许范围，则进行辅助充放电动作。

Description

电源装置及激光装置

本申请主张基于2019年12月23日申请的日本专利申请第2019-231735号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种电源装置及激光装置。

背景技术

作为工业用加工工具，广泛普及有一种激光加工装置(例如，专利文献1)。激光加工装置例如包括二氧化碳激光振荡器等脉冲激光振荡器、高频电源及电源装置。电源装置向高频电源供给直流电，高频电源将直流电转换为交流电后供给到激光振荡器的放电电极。

电源装置具有电容器，在该电容器上连接有高频电源等负载。直流电蓄积在电容器中，电容器向负载供给直流电。若负载消耗电力，则电容器的端子间电压会下降。电源装置进行使电容器的端子间电压(电源装置的输出电压)接近于目标值的反馈控制。

专利文献1：日本特开2002-254186号公报

当负载处于待机状态时(即，负载几乎不消耗电力的状态下)，由于自然放电或待机时的少量的电力消耗，输出电压将逐渐下降。若输出电压下降而偏离电压容许范围，则进行使输出电压接近于目标值的反馈控制。

若在输出电压接近于电压容许范围的下限值时使负载开始动作，则电源装置的输出电压有时会因负载的动作而下降从而大幅偏离电压容许范围。若输出电压大幅偏离电压容许范围，则会导致供给到负载的电力减少，负载的动作的稳定性会降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源装置，其从负载开始动作的时刻开始就可以使负载稳定地进行动作。本发明的另一目的在于提供一种搭载有该电源装置激光装置。

根据本发明的一观点，提供一种电源装置，其具有充电电源，所述充电电源与进行间歇动作的负载的动作同步地进行使与进行间歇动作的负载连接的电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源具备切换第1动作模式与第2动作模式的功能，其中，在所述第1动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离第1电压容许范围，则进行使所述电容器的端子间电压接近于所述电压目标值的辅助充放电动作，在所述第2动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离比所述第1电压容许范围更窄的第2电压容许范围，则进行所述辅助充放电动作。

根据本发明的另一观点，提供一种电源装置，其具有：

电容器，连接有进行间歇动作的负载；及

充电电源，与所述负载的动作同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源包括具备低侧开关元件的开关转换器，并且通过使所述低侧开关元件进行开关动作从而进行所述充电动作，从而将与所述低侧开关元件的导通时间相对应的电流供给到所述电容器，

所述充电电源具有如下功能：根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及所述负载动作时的所述低侧开关元件的导通时间的实际值来确定所述低侧开关元件的导通时间。

根据本发明的又一观点，提供一种激光装置，其具有：

激光振荡器，具备放电电极，并且进行脉冲振荡；

高频电源，与触发信号同步地将直流电转换为交流电并以脉冲形式供给到所述放电电极；及

电源装置，相所述高频电源供给直流电，

所述电源装置具有：

电容器，蓄积供给所述高频电源的直流电；及

充电电源，与所述触发信号同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源具备切换第1动作模式与第2动作模式的功能，其中，在所述第1动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离第1电压容许范围，则进行使所述电容器的端子间电压接近于所述电压目标值的辅助充放电动作，在所述第2动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离比所述第1电压容许范围更窄的第2电压容许范围，则进行所述辅助充放电动作。

根据本发明的又一观点，提供一种激光装置，其具有：

激光振荡器，具备放电电极，并且进行脉冲振荡；

高频电源，与触发信号同步地将交流电以脉冲形式供给到所述放电电极；及

电源装置，向所述高频电源供给直流电，

所述电源装置具有：

电容器，蓄积供给所述高频电源的直流电；及

充电电源，与所述触发信号同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源包括具备低侧开关元件的开关转换器，并且通过使所述低侧开关元件进行开关动作从而进行所述充电动作，从而将与所述低侧开关元件的导通时间相对应的电流供给到所述电容器，

所述充电电源根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及进行所述充电动作时的所述低侧开关元件的导通时间的实际值来确定所述低侧开关元件的导通时间。

在第2动作模式切换为第1动作模式的时刻，电容器的端子间电压在相对窄的第2容许范围内。与电容器的端子间电压在更宽的第1电压容许范围内变动的情况相比，从第1动作模式的开始时刻即可使负载稳定地进行动作。

附图说明

图1是以等效电路表示基于实施例的电源装置的一部分的电源装置的框图及电源装置的负载的框图。

图2是表示触发信号、低侧开关元件的导通/断开状态、流过电抗器的电流、流过电容器的电流及电容器的端子间电压的经时变化的曲线图。

图3是表示转换器控制器的反馈控制功能的框图。

图4是表示基于主充电控制部的控制而进行了充电之后的输出电压VC低于第1电压容许范围Var1的下限值时的触发信号Trg、输出电压VC、低侧开关元件Q1的导通/断开状态及流过电容器的电流IC的经时变化的曲线图。

图5是表示基于主充电控制部的控制而进行了充电之后的输出电压VC超过了第1电压容许范围Var1的上限值时的触发信号Trg、输出电压VC、低侧开关元件Q1的导通/断开状态、高侧开关元件Q2的导通/断开状态及流过电容器的电流IC的经时变化的曲线图。

图6中(A)是表示负载从待机状态切换为运转状态的时刻前后的期间的输出电压VC的变化的曲线图，图6中(B)是表示在适用了基于比较例的反馈控制方法的情况下负载从待机状态切换为运转状态的时刻前后的期间的输出电压VC的变化的曲线图。

图7是表示搭载于另一实施例的电源装置上的转换器控制器的反馈控制功能的框图。

图8是表示存储于导通时间设定部中的用于存储导通时间最终值TonL的表格的图表。

图9中(A)是表示负载的动作条件与输入到加法器的导通时间设定值TonS的经时变化的一例的图，图9中(B)是表示动作条件在ID00与ID01之间切换时的、负载的动作条件与输入到加法器的导通时间设定值TonS的经时变化的一例的图。

图10是基于又一实施例的激光装置的框图。

图11是表示显示于输出装置上的图像的一例的图。

图12是表示当前时刻的导通时间最终值TonL显示于输出装置上的状态的图像的一例的图。

图中：10-电源装置，20-充电电源，25-开关转换器，30-转换器控制器，31-反馈控制部，311-减法器，313-主充电控制部，314-辅助充放电控制部，315-加法器，316-导通时间设定部，317-有效控制部选择部，318-动作模式切换部，32-脉冲宽度调制器，35-AD转换器，40-电容器，50-负载，51-高频电源，52-激光振荡器，53-放电电极，55-光学系统，56-可动工作台，58-加工对象物，60-上位控制器，61-输入装置，62-输出装置，70-外部电源，D1、D2-续流二极管，L-电抗器，Q1-低侧开关元件，Q2-高侧开关元件。

具体实施方式

参考图1～图6，对基于实施例的电源装置进行说明。

图1是以等效电路表示基于实施例的电源装置的一部分的电源装置的框图及电源装置的负载的框图。电源装置10包括充电电源20及电容器40。来自外部电源70的电压Vin的直流电供给到充电电源20。充电电源20使电压Vin升压从而对电容器40进行充电。电容器40的端子间电压成为电源装置10的输出电压VC。

在电容器40上连接有负载50。负载50根据来自上位控制器60的触发信号Trg而进行间歇动作。负载50包括高频电源51及激光振荡器52。激光振荡器52例如是二氧化碳激光振荡器等气体激光振荡器，其具备一对放电电极53。高频电源51根据来自上位控制器60的触发信号Trg而将从电源装置10供给过来的直流电转换为交流电后供给到激光振荡器52的放电电极53。作为高频电源51，例如使用逆变器。电容器40可以理解为其单体向负载50供给电力的蓄电器件那样的直流电源。这种电容器有时被称为电容器组。

充电电源20包括开关转换器25及转换器控制器30。电容器40具有在负载50的一次动作循环的放电过程中其输出电压VC也不会下降至低于容许范围的下限值的大的静电电容。充电电源20与触发信号Trg同步地进行对电容器40进行充电的充电动作。

开关转换器25具有升压转换器的拓扑结构。具体而言，开关转换器25包括低侧开关元件Q1、高侧开关元件Q2、续流二极管D1、D2及电抗器L。作为低侧开关元件Q1及高侧开关元件Q2，可以使用场效应晶体管(FET)、双极性晶体管、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等。转换器控制器30控制低侧开关元件Q1及高侧开关元件Q2的导通/断开。

由外部电源70、电抗器L及低侧开关元件Q1构成一个闭合电路。在低侧开关元件Q1上连接有续流二极管D1。此外，由外部电源70、电抗器L、高侧开关元件Q2及电容器40构成另一个闭合电路。在高侧开关元件Q2上连接有续流二极管D2。

若使低侧开关元件Q1成为导通状态之后使其返回到断开状态，则电压Vin被升压而对电容器40进行充电，输出电压VC上升。将使开关元件成为导通状态之后返回到断开状态的控制称为开关动作。若高侧开关元件Q2进行开关动作，则电力从电容器40返回到外部电源70，电容器40的输出电压VC下降。

上位控制器60向转换器控制器30及高频电源51发送触发信号Trg。高频电源51与触发信号Trg同步地以数kHz左右的重复频率且以5％左右的占空比进行间歇动作。通过高频电源51的动作，电容器40进行放电，从而向放电电极53供给交流电。由此，在放电电极53之间的空间产生放电，输出一次(one shot)脉冲激光束。例如，触发信号Trg取高电平和低电平这两个值，在触发信号Trg为高电平的期间，高频电源51向放电电极53供给交流电。

转换器控制器30使开关转换器25与触发信号Trg同步地进行动作，从而对电容器40进行充电。此时的充电电量被设定为相当于基于一次触发信号Trg的电容器40的放电电量。

接着，参考图2，对低侧开关元件Q1进行相当于一次触发信号Trg的开关动作时的开关转换器25的动作进行说明。

图2是表示触发信号Trg、低侧开关元件Q1的导通/断开状态、流过电抗器L的电流IL、流过电容器40的电流IC及输出电压VC的经时变化的曲线图。触发信号Trg在时刻t0上升，并在经过了激励期间Pex的时刻(时刻t1)下降。在触发信号Trg上升的时刻(时刻t0)，输出电压VC在电压容许范围Var之内。

若触发信号Trg上升，则在激励期间Pex，负载50进行动作。通过负载50的动作，电容器40的电荷被放电，输出电压VC下降降低幅度ΔV。由于电容器40的电容充分大于放电量，因此输出电压VC不会下降至低于电压容许范围Var的下限值。

转换器控制器30使低侧开关元件Q1与触发信号Trg同步地进行开关动作。例如，转换器控制器30使低侧开关元件Q1与触发信号Trg的上升同时成为导通状态。然后，转换器控制器30使低侧开关元件Q1在从变成导通状态的时刻经过了导通时间Ton1的时刻(时刻t2)返回到断开状态。导通时间Ton1比激励期间Pex长。

在低侧开关元件Q1成为了导通状态的期间，流过电抗器L的电流IL会增加。此时，电流IL流向低侧开关元件Q1，因此流入电容器40的电流IC为零。因此，在从触发信号Trg下降的时刻(时刻t1)到低侧开关元件Q1成为断开状态的时刻(时刻t2)为止的期间，电容器40的输出电压VC大致恒定。

若在时刻t2低侧开关元件Q1成为断开状态，则流过电抗器L的电流IL会经由续流二极管D2开始流向电容器40。由此，流过电容器40的电流IC上升，输出电压VC开始上升。流过电抗器L的电流IL及流过电容器40的电流IC随着时间的经过而减少，并在时刻t3成为大致零。

从时刻t2到时刻t3为止的输出电压VC的上升幅度取决于导通时间Ton1。导通时间Ton1设定为使输出电压VC的上升幅度与基于负载50的一次动作循环的电容器40的输出电压的降低幅度ΔV大致相等。因此，输出电压VC在时刻t3大致恢复至原来的电平。

若将导通时间Ton1设为固定值，则可能会产生输出电压VC的上升幅度因负载的变动或输入电压的变动等而不等于降低幅度ΔV的情况。若输出电压VC的上升幅度与降低幅度ΔV不相等的状态持续，则会导致输出电压VC偏离电压容许范围Var。在本实施例中，转换器控制器30进行使输出电压VC接近于电压目标值Vref的反馈控制。

图3是表示转换器控制器30的反馈控制功能的框图。转换器控制器30的反馈控制功能的主要部分可以通过软件程序和执行该软件程序的处理器的组合来实现，也可以通过硬件来实现。

转换器控制器30包括反馈控制部31及脉冲宽度调制器32。反馈控制部31包括主充电控制部313、辅助充放电控制部314、动作模式切换部318及有效控制部选择部317。有效控制部选择部317使主充电控制部313及辅助充放电控制部314中的一个变得有效。根据动作模式切换部318所设定的动作模式，从主充电控制部313有效的状态切换为辅助充放电控制部314有效的状态的条件不同。被设为有效的控制部进行反馈控制。

首先，对主充电控制部313有效时的控制进行说明。在某一动作循环的充电之后的输出电压VC被AD转换器35转换为数字值。减法器311从电压目标值Vref减去输出电压VC而生成输出电压VC相对于电压目标值Vref的偏差Verr。主充电控制部313生成下一个动作循环的导通时间校正值ΔTon1以使偏差Verr接近于零。主充电控制部313采用PID控制或PI控制。

加法器315将导通时间固定值TonF和导通时间校正值ΔTon1相加来确定下一个动作循环的导通时间Ton1。脉冲宽度调制器32根据所确定的导通时间Ton1来控制开关转换器25。由此，进行使输出电压VC接近于电压目标值Vref的反馈控制。

接着，对辅助充放电控制部314有效时的控制进行说明。当输出电压VC偏离了电压容许范围Var(图2)时，有效控制部选择部317使辅助充放电控制部314变得有效。辅助充放电控制部314采用P控制、PI控制或PID控制。辅助充放电控制部314生成使偏差Verr接近于零的导通时间Ton2。脉冲宽度调制器32根据导通时间Ton2来控制开关转换器25。将输出电压VC偏离了电压容许范围Var(图2)时使辅助充放电控制部314有效从而控制开关转换器25的动作称为辅助充放电动作。

动作模式切换部318根据上位控制器60是否间歇地输出了触发信号Trg来切换充电电源20(图1)的动作模式。在上位控制器60使负载50间歇动作的期间(以下，称为运转中)，将充电电源20的动作模式设定为第1动作模式。在上位控制器60未使负载50运转导致负载50处于待机状态时，将充电电源20的动作模式设定为第2动作模式。如此，动作模式切换部318切换第1动作模式与第2动作模式。

在充电电源20的动作模式为第1动作模式时和第2动作模式时，电压容许范围Var(图2)不同。将第1动作模式时的电压容许范围称为第1电压容许范围Var1，将第2动作模式时的电压容许范围称为第2电压容许范围Var2。确定第1电压容许范围Var1及第2电压容许范围Var2的大小的信息存储于动作模式切换部318。

接着，参考图4及图5，对充电电源20的动作模式为第1动作模式时的控制进行说明。当充电电源20的动作模式为第1动作模式时，上位控制器60间歇地向高频电源51(图1)及转换器控制器30(图1)供给触发信号Trg，从而使负载50运转。

图4是表示基于主充电控制部313的控制而进行了充电之后的输出电压VC低于第1电压容许范围Var1的下限值时的触发信号Trg、输出电压VC、低侧开关元件Q1的导通/断开状态及流过电容器40的电流IC的经时变化的曲线图。在时刻t0，触发信号Trg上升的同时低侧开关元件Q1成为导通状态。在时刻t1，触发信号Trg下降，在时刻t2，低侧开关元件Q1成为断开状态。低侧开关元件Q1的导通时间Ton1通过将由主充电控制部313(图1)生成的导通时间校正值ΔTon1和导通时间固定值TonF相加而确定。

若低侧开关元件Q1成为断开状态，则对电容器40进行充电的电流IC上升，输出电压VC开始上升。在对电容器40进行充电的电流IC大致成为零的时刻t3，输出电压VC并未达到第1电压容许范围Var1的下限值。这种情况例如可能会在如下情况下产生，即，触发信号Trg上升时刻t0的输出电压VC接近于第1电压容许范围Var1的下限值，并且负载50(图1)在一次动作循环中的消耗电力大于估计值。

若有效控制部选择部317(图3)检测到输出电压VC低于第1电压容许范围Var1的下限值则使辅助充放电控制部314变得有效。确定第1电压容许范围Var1的下限值及上限值的信息从动作模式切换部318发送到有效控制部选择部317。辅助充放电控制部314生成使输出电压VC接近于电压目标值Vref的导通时间Ton2。

脉冲宽度调制器32使低侧开关元件Q1导通导通时间Ton2。在低侧开关元件Q1从导通状态切换为断开状态的时刻t4之后，对电容器40进行充电的电流IC流过，输出电压VC上升。输出电压VC的上升幅度取决于导通时间Ton2，由于导通时间Ton2被确定为使输出电压VC相对于电压目标值Vref的偏差Verr接近于零，因此输出电压VC接近电压目标值Vref。由此，输出电压VC落在第1电压容许范围Var1内。

图5是表示基于主充电控制部313的控制而进行了充电后的输出电压VC超过了第1电压容许范围Var1的上限值时的触发信号Trg、输出电压VC、低侧开关元件Q1的导通/断开状态、高侧开关元件Q2的导通/断开状态及流过电容器40的电流IC的经时变化的曲线图。在一次动作循环之后的对电容器40进行充电的电流IC成为了大致零的时刻t3，输出电压VC超过了第1电压容许范围Var1的上限值。这种情况例如可能会在如下情况下产生，即，触发信号Trg上升时刻t0的输出电压VC接近于第1电压容许范围Var1的上限值，并且负载50(图1)在一次动作循环中的消耗电力小于估计值。

若有效控制部选择部317(图3)检测到输出电压VC超过了第1电压容许范围Var1的上限值则使辅助充放电控制部314变得有效。辅助充放电控制部314生成使输出电压VC接近于电压目标值Vref导通时间Ton2。若当前时刻的输出电压VC高于电压目标值Vref，则作为导通时间Ton2而生成负值。

在导通时间Ton2为负时，脉冲宽度调制器32使高侧开关元件Q2导通相当于导通时间Ton2的绝对值的时间。在高侧开关元件Q2导通的期间，使电容器40放电的电流IC流过，输出电压VC下降。输出电压VC的降低幅度取决于导通时间Ton2的绝对值，由于导通时间Ton2被确定为使输出电压VC相对于电压目标值Vref的偏差Verr接近于零，因此输出电压VC接近电压目标值Vref。由此，输出电压VC落在第1电压容许范围Var1内。

如图4及图5所示，在充电电源20的动作模式为第1动作模式时，若输出电压VC偏离第1电压容许范围Var1，则进行使其落在第1电压容许范围Var1内的反馈控制。

接着，参考图6中(A)，对充电电源20的动作模式为第2动作模式时的反馈控制进行说明。

图6中(A)是表示负载50从待机状态切换为运转状态(间歇动作状态)的时刻前后的期间的输出电压VC的变化的曲线图。第2电压容许范围Var2比第1电压容许范围Var1窄，并且包含在第1电压容许范围Var1中。

当充电电源20的动作模式为第2动作模式时，负载50不进行间歇动作，但是电容器40的输出电压VC会因各种原因而逐渐下降。例如，输出电压VC会因电容器40的自然放电而下降。并且，即使在从激光振荡器52(图1)未输出脉冲激光束的待机状态中，也有时向放电电极53(图1)供给不产生激光振荡的程度的短时间的高频电力。如此供给的不产生激光振荡的程度的短时间的高频电力的脉冲被称为闪光脉冲。通过向放电电极53供给闪光脉冲，输出电压VC会下降。

在充电电源20的动作模式为第2动作模式的期间，若输出电压VC变成小于第2电压容许范围Var2的下限值，则有效控制部选择部317(图3)使辅助充放电控制部314变得有效。由此，电容器40根据导通时间Ton2(图3)而被充电，输出电压VC上升而接近电压目标值Vref。其结果，在负载50处于待机状态的期间，输出电压VC被控制成大致落在第2电压容许范围Var2内。

若负载50变成运转状态，则充电电源20从第2动作模式切换为第1动作模式。由此，输出电压VC被控制成落在第1电压容许范围Var1内。

接着，对比图6中(B)所示的比较例而对本实施例的优异效果进行说明。

图6中(B)是表示在适用了基于比较例的反馈控制方法的情况下负载50从待机状态切换为运转状态的时刻前后的期间的输出电压VC的变化的曲线图。在比较例中，待机状态中的电压容许范围与运转状态中的电压容许范围相同。例如，将比较例中的电压容许范围设为与图6中(A)的第1电压容许范围Var1相同。

当负载50处于待机状态时，输出电压VC被反馈控制成落在第1电压容许范围Var1内。若在输出电压VC位于第1电压容许范围Var1的下限值附近的时刻负载50变成运转状态，则在第一次动作循环中输出电压VC会大幅偏离第1电压容许范围Var1。若输出电压VC大幅偏离第1电压容许范围Var1，则供给到负载50的交流电会下降。因此，从激光振荡器52(图1)输出的脉冲激光束的每一脉冲的能量(以下，称为脉冲能量)会下降至低于目标值。其结果，激光加工品质会下降。

相对于此，在图6中(A)所示的实施例中，待机状态中的输出电压VC被反馈控制成落在比第1电压容许范围Var1更窄的第2电压容许范围Var2内。因此，切换成运转状态后的第一次动作循环时刻的输出电压VC的偏差会变小。其结果，能够从第一次动作循环开始就能够将稳定的交流电供给到负载50。由此，能够抑制激光加工品质的下降。

为了获得抑制负载50变成运转状态之后的第一次动作循环时的输出电压VC的偏差的充分的效果，优选将第2电压容许范围Var2的大小设为第1电压容许范围Var1的大小的1/5以下。而且，为了使第一次动作循环中下降的输出电压VC落在第1电压容许范围Var1内，优选将第2电压容许范围Var2的下限值设为第1电压容许范围Var1的中值以上。

基于上述实施例的充电电源20也可以用作对除了图1所示的向高频电源51供给电力的电容器40以外的其他电容器进行充电的充电电源。例如，基于上述实施例的充电电源20也可以适用于对与间歇地进行动作的负载连接从而对该负载供给电力的电容器进行充电的充电电源。

接着，参考图7～图9，对基于另一实施例的电源装置进行说明。以下，省略对与基于图1至图6所示的实施例的电源装置相同结构的说明。

图7是表示搭载于本实施例的电源装置上的转换器控制器30的反馈控制功能的框图。在图3所示的实施例中，输入于加法器315的参数是恒定的导通时间固定值TonF。相对于此，在本实施例中，从导通时间设定部316向加法器315输入导通时间设定值TonS。

接着，对导通时间设定部316的功能进行说明。动作条件识别信息ID及触发信号Trg从上位控制器60输入到导通时间设定部316。动作条件识别信息ID是用于确定负载50的动作条件的信息。例如，激光振荡器52(图1)根据脉冲能量、脉冲宽度等各种动作条件来输出脉冲激光束。通过动作条件识别信息ID来确定这些动作条件。若负载50的动作条件不同，则一次动作循环中的消耗电力通常也不同。因此，若动作条件不同，则一次动作循环中的输出电压VC的降低幅度ΔV(图2)也不同。

图8是表示存储于导通时间设定部316中的用于存储导通时间最终值TonL的表格的图表。导通时间最终值TonL按照负载50的每个动作条件而存储。导通时间设定部316按照负载50的每个动作循环而与触发信号Trg同步地获取在加法器315中生成的导通时间Ton1，并将其与当前时刻的动作条件识别信息ID建立对应关联后存储为导通时间最终值TonL。即，导通时间设定部316使用最新的导通时间Ton1的值改写图8所示表格的导通时间最终值TonL。

若负载50从待机状态切换为运转状态，则导通时间设定部316从图8所示表格中读取与当前时刻的动作条件识别信息ID相对应的导通时间最终值TonL，并将该导通时间最终值TonL的值设为导通时间设定值TonS。在以相同的动作条件进行运转的期间，该导通时间设定值TonS输入到加法器315。在动作条件变更的情况下或者从待机状态切换为运转状态的情况下，导通时间设定值TonS重新被设定为对应的动作条件的导通时间最终值TonL的值。

图9中(A)是表示负载50的动作条件与输入到加法器315的导通时间设定值TonS的经时变化的一例的图。在图9中(A)中示出了负载50的动作条件为ID00且不变的示例。若与本实施例的电源装置10连接的负载50(图1)的电源被导通，则首先以动作条件ID00进行预热运行。然后，负载50逐渐缩短待机状态的期间的同时以动作条件ID00进行动作。

在预热运行中，按照每一次动作循环(即，每次输出触发信号Trg时)，将导通时间Ton1的值设定为导通时间最终值TonL。另外，作为预热运行中的导通时间设定值TonS，例如使用图3所示的导通时间固定值TonF。在预热运行结束的时刻，最终的导通时间Ton1值设定为导通时间最终值TonL。

在待机状态之后以动作条件ID00使负载50进行动作时，将当前时刻的导通时间最终值TonL设定为导通时间设定值TonS。在负载50以动作条件ID00进行动作的期间，使用所设定的导通时间设定值TonS。并且，在以动作条件ID00进行动作的期间，按照每个动作循环(即，每次输出触发信号Trg时)，将导通时间Ton1的值设定为导通时间最终值TonL。

图9中(B)是表示动作条件在ID00与ID01之间切换时的、负载50的动作条件与输入到加法器315的导通时间设定值TonS的经时变化的一例的图。在以动作条件ID00进行动作之后，以动作条件ID01进行动作，然后再以动作条件ID00进行动作。当从动作条件ID01切换为动作条件ID00时，将动作条件ID00的导通时间最终值TonL设定为导通时间设定值TonS。

在开始以动作条件ID01的动作时，将以相同的动作条件ID01进行动作时最后适用的导通时间Ton1(即，导通时间最终值TonL)设定为导通时间设定值TonS。

如此，在从待机状态转移到运转状态时，以与当前的动作条件相同的动作条件进行运转的期间内的最后的动作循环中适用的导通时间Ton1的值设定为导通时间设定值TonS。

接着，对图7～图9所示的实施例的优异效果进行说明。

在像图3所示的实施例那样将导通时间固定值TonF用作输入到加法器315的参数时，根据负载50的一次动作循环中的输出电压VC的降低幅度ΔV(图2)的估计值来设定导通时间固定值TonF。将导通时间固定值TonF用作输入到加法器315的参数的模式被称为导通时间固定模式。相对于此，将导通时间设定值TonS用作输入到加法器315的参数的模式被称为导通时间可变模式。

一次动作循环中的输出电压VC的降低幅度ΔV有时会受各种因素的影响而大幅偏离估计值。作为使输出电压VC的降低幅度ΔV大幅偏离估计值的各种因素，例如可例举出从外部电源70(图1)供给过来的电压Vin的变动、激光振荡器52的激励条件的变动等。

在负载50的一次动作循环中的输出电压VC的降低幅度ΔV大幅偏离估计值的情况下，通过进行图3所示的改变导通时间校正值ΔTon1的反馈控制，能够将导通时间Ton1设定为适当值。然而，直至导通时间Ton1成为适当值为止，必须重复进行几次负载50的动作循环。直至导通时间Ton1成为适当值且输出电压VC变得稳定为止，从激光振荡器52(图1)输出的脉冲激光束的脉冲能量不稳定。脉冲能量不稳定期间的脉冲激光束无法使用于激光加工。因此，从电源装置10及负载50的动作开始到脉冲能量变得稳定为止，必须让实际的激光加工等待。

相对于此，在本实施例中，在进行图9中(A)所示的预热运行的期间，当前时刻的实际的导通时间Ton1的值设定为导通时间最终值TonL。在为了进行实际的激光加工而使负载50运转时，预热运行中的最后的动作循环中适用的导通时间Ton1的值设定为导通时间设定值TonS。因此，从第一次动作循环开始就可以使用适当的值作为导通时间设定值TonS并使负载50运转。

并且，在切换了动作条件的情况下，将以与切换之后的动作条件相同的动作条件进行运转时最终的动作循环中适用的导通时间Ton1的值设定为导通时间设定值TonS。因此，在动作条件变更之后，能够使用适当的值作为导通时间设定值TonS并使负载50运转。

因此，从预热运行之后以及动作条件切换之后的第一次动作循环开始就可以使脉冲能量稳定。由此，能够立即进行激光加工，能够获得提高激光加工装置的处理能力的优异效果。

并且，在本实施例中，在使负载50运转的期间，每次确定导通时间Ton1时，用新的导通时间Ton1的值来更新导通时间最终值TonL。因此，在负载50的运转结束的时刻，导通时间最终值TonL始终设定为最新的导通时间Ton1的值。由此，在以相同的动作条件重新开始负载50的运转时，能够使用适当的值作为导通时间设定值TonS并使负载50运转。

接着，对图7～图9所示的实施例的变形例进行说明。

在图7～图9所示的实施例中，在使负载50开始运转时，将负载50以相同的动作条件运转时适用的导通时间Ton1的最终值用作导通时间设定值TonS。用作导通时间设定值TonS的值无需一定是导通时间Ton1的最终值，也可以将过去以相同的动作条件进行运转时适用的导通时间Ton1的值用作导通时间设定值TonS。此外，可以将多个导通时间Ton1的值的统计代表值(例如，平均值、最频值、中值等)用作导通时间设定值TonS。

在图9中(A)中，在预热运行期间与以动作条件ID00进行运转的期间之间插入有待机状态期间并且在动作条件不同的两个运转期间之间插入有待机状态期间，但是也可以去掉待机状态期间。

接着，参照图10～图12，对基于又一实施例的激光装置进行说明。以下，省略对与图1～图6所示的实施例、图7～图9所示的实施例的相同结构的说明。

图10是基于本实施例的激光装置的框图。基于本实施例的激光装置对印刷基板等加工对象物58进行钻孔加工。电源装置10、高频电源51、激光振荡器52及上位控制器60的结构与图1所示的结构相同。从输入装置61向上位控制器60输入使电源装置10动作所必要的各种信息或动作指令等。作为输入装置61，例如使用键盘、定点设备、可移动媒体的阅读器等。上位控制器60向输出装置62输出各种信息。作为输出装置62，例如使用显示器。作为输入装置61及输出装置62，也可以使用兼具两者的触摸面板。

在可动工作台56上保持有印刷基板等加工对象物58。从激光振荡器52输出的脉冲激光束通过光学系统55入射到加工对象物58。光学系统55包括光束扩展器、光圈、光束扫描器、聚光透镜等。

上位控制器60向电源装置10供给触发信号Trg及动作条件识别信息ID，并向高频电源51供给触发信号Trg。上位控制器60还控制光学系统55的光束扫描器从而使脉冲激光束的入射位置在加工对象物58的表面上移动。并且，上位控制器60控制可动工作台56从而使加工对象物58在与其表面平行且彼此正交的两个方向移动。

通过使脉冲激光束入射于加工对象物58，进行钻孔加工。为了形成高品质的孔，对脉冲激光束的脉冲宽度、峰值强度等进行控制。例如，脉冲宽度的调整是通过改变触发信号Trg为高电平的时间Pex(图2)而进行。峰值强度的调整是通过改变高频电源51的逆变器的占空比而进行。

图11是表示显示于输出装置62上的图像的一例的图。在输出装置62上显示有输入窗，该输入窗用于使用户输入确定第1电压容许范围Var1(图4、图6)的信息及确定第2电压容许范围Var2(图6中(A))的信息。而且，该输入窗还包括单选按钮，该单选按钮用于使用户选择使用导通时间设定值TonS(图7)还是使用导通时间固定值TonF(图3)作为确定导通时间Ton1的基础信息。作为确定第1电压容许范围Var1及第2电压容许范围Var2的信息，例如采用电压容许范围的上限值和下限值。

用户能够操作键盘及定点设备等输入装置61以输入确定第1电压容许范围Var1的信息和确定第2电压容许范围Var2的信息。而且，作为确定导通时间Ton1的基础信息，可以选择使用导通时间设定值TonS(图7)还是使用导通时间固定值TonF(图3)。

在选择了导通时间设定值TonS作为确定导通时间Ton1的基础信息的情况下，转换器控制器30使充电电源20以导通时间可变模式进行动作。在选择了导通时间固定值TonF作为确定导通时间Ton1的基础信息的情况下，转换器控制器30使充电电源20以导通时间固定模式进行动作。

转换器控制器30具有将当前时刻的导通时间最终值TonL与动作条件建立对应关联后输出到输出装置62的功能。

图12是表示当前时刻的导通时间最终值TonL显示于输出装置62上的状态的图像的一例的图。导通时间最终值TonL的值与动作条件识别信息ID建立有对应关联。

接着，对图10～图12所示的实施例的优异效果进行说明。

通过在激光装置的电源装置10中使用图3或图7所示的转换器控制器30，能够减少激光振荡器52的脉冲激光束输出开始时刻的脉冲能量的不稳定性。由此，从脉冲激光束输出开始时刻就可以进行激光加工。

由于用户能够设定第1电压容许范围Var1及第2电压容许范围Var2，因此能够评价激光装置的运行状态或加工品质以优化第1电压容许范围Var1及第2电压容许范围Var2。而且，用户可以确认输出到输出装置62的导通时间最终值TonL的值，从而能够推测激光装置的状态。

上述各实施例为示例，当然，在不同实施例中示出的结构的一部分可以替换或组合。对于多个实施例的基于相同结构的相同的作用效果，并不在每个实施例中逐一进行说明。而且，本发明并不受上述实施例的限制。例如，可以进行各种变更、改进、组合等，这对本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (9)

1.一种电源装置，其具有充电电源，所述充电电源与进行间歇动作的负载的动作同步地进行使与进行间歇动作的负载连接的电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源具备切换第1动作模式与第2动作模式的功能，其中，在所述第1动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离第1电压容许范围，则进行使所述电容器的端子间电压接近于所述电压目标值的辅助充放电动作，在所述第2动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离比所述第1电压容许范围更窄的第2电压容许范围，则进行所述辅助充放电动作。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其还具有输入装置，所述输入装置输入确定所述第1电压容许范围及所述第2电压容许范围的信息，

所述充电电源根据从所述输入装置输入的确定所述第1电压容许范围及所述第2电压容许范围的信息来进行所述第1动作模式及所述第2动作模式中的一种动作模式中的所述辅助充放电动作。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其中，

所述充电电源包括具备低侧开关元件的开关转换器，并且通过使所述低侧开关元件进行开关动作从而进行所述充电动作，从而将与所述低侧开关元件的导通时间相对应的电流供给到所述电容器，

所述充电电源具有如下功能：根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及所述低侧开关元件的导通时间设定值来确定所述低侧开关元件的导通时间从而进行所述充电动作，

所述充电电源根据所述负载动作时的所述低侧开关元件的导通时间的实际值来重新设定所述导通时间设定值。

4.根据权利要求3所述的电源装置，其中，

所述负载以一次动作循环中的消耗电力互不相同的多个动作条件进行动作，

所述充电电源按照所述负载的每个动作条件存储所述导通时间设定值。

5.根据权利要求3或4所述的电源装置，其中，

所述充电电源具有切换导通时间固定模式与导通时间可变模式的功能，其中，在所述导通时间固定模式中，根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及预先确定的导通时间固定值来确定所述低侧开关元件的导通时间从而进行所述充电动作，在导通时间可变模式中，根据所述低侧开关元件的所述导通时间设定值来确定所述低侧开关元件的导通时间从而进行所述充电动作。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其中，

所述充电电源具有如下功能：使用户输入以所述导通时间可变模式及所述导通时间固定模式中的哪一种模式进行动作的指令。

7.一种电源装置，其具有：

电容器，连接有进行间歇动作的负载；及

充电电源，与所述负载的动作同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源包括具备低侧开关元件的开关转换器，并且通过使所述低侧开关元件进行开关动作从而进行所述充电动作，从而将与所述低侧开关元件的导通时间相对应的电流供给到所述电容器，

所述充电电源具有如下功能：根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及所述负载动作时的所述低侧开关元件的导通时间的实际值来确定所述低侧开关元件的导通时间。

8.一种激光装置，其具有：

激光振荡器，具备放电电极，并且进行脉冲振荡；

高频电源，与触发信号同步地将直流电转换成交流电并以脉冲形式供给到所述放电电极；及

电源装置，向所述高频电源供给直流电，

所述电源装置具有：

电容器，蓄积供给所述高频电源的直流电；及

充电电源，与所述触发信号同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源具备切换第1动作模式与第2动作模式的功能，其中，在所述第1动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离第1电压容许范围，则进行使所述电容器的端子间电压接近于所述电压目标值的辅助充放电动作，在所述第2动作模式中，若所述电容器的端子间电压偏离比所述第1电压容许范围更窄的第2电压容许范围，则进行所述辅助充放电动作。

9.一种激光装置，其具有：

激光振荡器，具备放电电极，并且进行脉冲振荡；

高频电源，与触发信号同步地将交流电以脉冲形式供给到所述放电电极；及

电源装置，向所述高频电源供给直流电，

所述电源装置具有：

电容器，蓄积供给所述高频电源的直流电；及

充电电源，与所述触发信号同步地进行使所述电容器的端子间电压接近于电压目标值的充电动作，

所述充电电源包括具备低侧开关元件的开关转换器，并且通过使所述低侧开关元件进行开关动作从而进行所述充电动作，从而将与所述低侧开关元件的导通时间相对应的电流供给到所述电容器，

所述充电电源具备如下功能：根据所述电容器的端子间电压相对于所述电压目标值的偏差及进行所述充电动作时的所述低侧开关元件的导通时间的实际值来确定所述低侧开关元件的导通时间。

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