CN115566523B - 多元电路耦合的激光器电源系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种多元电路耦合的激光器电源系统，包括供电单元、开关单元、稳流单元、驱动单元、反馈单元、控制单元、以及倍压电路单元，供电单元具有第一电感，控制单元具有第二电感，反馈单元具有第三电感，倍压电路单元具有第四电感，第一电感与第二电感、第三电感、第四电感耦合，供电单元与稳流单元、控制单元和开关单元连接，开关单元与控制单元连接，稳流单元与倍压电路单元连接，驱动单元与控制单元连接，反馈单元与控制单元连接。通过本公开提供的多元电路耦合的激光器电源系统，能够通过提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性来提升激光器的电流和电压的稳定性。

Description

多元电路耦合的激光器电源系统

技术领域

本公开大体涉及智能制造领域，具体涉及一种多元电路耦合的激光器电源系统。

背景技术

激光器可以用于形成激光，可以应用于医疗、测量、加工等领域。气体激光器(例如氦氖激光器、二氧化碳激光器、氩离子激光器或准分子激光器等)是比较常见的激光器，其利用气体作为介质，并通过放电得到激发。一般而言，气体激光器主要包括激光放电管、谐震腔和电源。其中，激励电源对气体激光器的性能影响较大。以氦氖激光器为例，电源需要满足多个条件：为了令激光器能进入正常激光放电状态，电源所形成的电压达到击穿电压；击穿后电源应该能够稳定地提供氦氖激光器正常工作的电压；为使激光器有较大的使用范围，其电源提供的电流、电压应有一定的调节范围；若激光器出现故障，电源端需要即使做出反馈。

针对激光器的对电源的要求，现有技术公开多种用于激光器的电源。公告号为CN110391590A，专利名称“一种脉冲激光器驱动电源系统及其驱动方法”，在该技术中，脉冲激光器驱动电源系统包括主控模块、恒流驱动模块和恒温控制模块，主控模块包括单片机和FPGA，该电源系统主要用于解决的无法满足大功率激光器的控制精度和处理速度的问题，能够通过PID闭环和功率可调电源模块来保证输出电流恒定，令电源系统具有电流稳定、调节速度快和精度高的优点。公告号为CN105742949B，专利名称“一种大功率激光器的驱动电路”，在该技术中，采用两级独立的电路，次级串联，两路电路单独控制，其控制相位互差180度，有利于次级滤波，利用有三个电压传感器分别检测各路输出的电压和总体输出电压，在其中一个电路损坏的情况下，损坏的电路不会影响另一个电路的输出。公告号为CN205609947U，专利名称“一种倍压式氦氖激光电源”，在该技术中，通过在多级倍压电路上设置两个或多个电容串联组成单级，解决以往单个电容耐压值低易击穿的问题，可实现多级倍压，提供氦氖气体击穿所需的高压。公告号为CN109742925B，专利名称“激光控制装置、系统和方法”，在该技术中，针对单闭环反馈控制的控制效果差而不能确保激光的稳定输出问题，设置匹配调节模块、检测模块和反馈控制模块等。公告号为CN206894528U，专利名称“多功能大功率氦氖激光电源”，在该技术中，通过采用氦氖激光器规格选择电路与控制电路相结合，实现氦氖激光器电源根据不同规格的氦氖激光器对电源的输出电流参数和输出电压参数进行调整，使得氦氖激光器电源适用于多种规格的氦氖激光器，进而提高氦氖激光器电源与多规格的氦氖激光器的适配性。

然而，在现有技术中的电源电路中，并未充分考虑激光器的工作时的电压变化、电压范围等因素，易导致激光器遇到过电等故障时的反馈实时性不足，因此其所输出的电流和电压的稳定性有待提高。

发明内容

本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种多元电路耦合的激光器电源系统，能够通过提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性来提升激光器的电流和电压的稳定性。

为此，本公开提供一种多元电路耦合的激光器电源系统。所述激光器电源系统包括供电单元、开关单元、稳流单元、驱动单元、反馈单元、控制单元、以及倍压电路单元；所述供电单元具有第一电感，所述控制单元具有第二电感，所述反馈单元具有第三电感，所述倍压电路单元具有第四电感，所述第一电感与所述第二电感、所述第三电感、所述第四电感互相耦合；所述供电单元配置为与所述稳流单元、所述控制单元和所述开关单元连接以提供电源信号；所述开关单元配置为与所述控制单元连接，并在所述控制单元的控制下处于导通状态或阻断状态，所述开关单元处于导通状态时，电源信号经由所述第一电感形成第一感应电压；所述稳流单元配置为与所述倍压电路单元连接并经由所述倍压电路单元向激光器提供工作电流，且与所述控制单元连接以在工作电流大于预设值时向所述控制单元提供过流信号；所述驱动单元配置为与所述控制单元连接并向所述控制单元提供导通信号以使所述控制单元控制所述开关单元处于导通状态；所述反馈单元配置为与所述控制单元连接并向所述控制单元提供阻断信号以使所述控制单元控制所述开关单元处于阻断状态。在这种情况下，通过第一电感与第二电感的互相耦合能够实现供电单元与控制单元的耦合，通过第一电感与第三电感的互相耦合能够实现供电单元与反馈单元的耦合，通过第一电感与第四电感的互相耦合能够实现供电单元与倍压电路单元的耦合，另外，各电路单元耦合后还通过线路连接实现信号流转以对电源输出进行控制和反馈。由此，通过多元电路耦合的激光器电源系统，能够提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性，进而能够提升激光器的电流和电压的稳定性。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述供电单元包括电源，所述电源用于提供电源信号，所述第一电感基于电源信号获得第一感应电压。在这种情况下，电源能够提供用于电感产生的感应电压的电压源、用于控制产生感应电压的信号、以及用于经由稳流单元形成的用于激光器持续工作的工作电流的电流源。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述第二电感、所述第三电感和所述第四电感基于所述第一电感的第一感应电压分别形成第二感应电压、第三感应电压和第四感应电压。在这种情况下，控制单元、反馈单元和倍压电路单元能够通过电感耦合获得各自的启动电压，同时各个启动电压还与供电单元的电源信号相关，由此，在电源系统出现故障时能够及时反馈和控制，提升实时性，进而能够提升激光器的电流和电压的稳定性。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述驱动单元配置为与所述第二电感连接并在第二感应电压的作用下形成导通信号，导通信号经由所述第二电感形成用于控制所述开关单元处于导通状态的开关使能信号。在这种情况下，能够通过驱动单元与控制单元的第二电感控制开关单元导通，进而控制供电单元工作。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述反馈单元基于第三感应电压形成阻断信号，所述控制单元接收阻断信号后基于阻断信号在预设时间形成开关断开信号，所述开关单元接收开关断开信号并处于阻断状态。在这种情况下，能够通过反馈单元与控制单元控制开关单元阻断，进而控制供电单元的第一电感停止形成第一感应电压。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述控制单元包括第一储能元件、第一开关元件和第二开关元件，所述第一储能元件配置为接收阻断信号后充电并令所述第二开关元件导通；所述第一开关元件配置为处于导通状态时令所述第一储能元件放电；所述第二开关元件配置为处于导通状态时令所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号。在这种情况下，通过控制单元中的第一储能元件的充放电配合第一开关元件和第二开关元件的导通来实现对开关单元的控制，进而通过开关单元控制供电单元，由此能够使激光器电源系统提供的电源满足激光器需要连续启动同时需要及时反馈故障的要求。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述控制单元还包括第三开关元件，所述第三开关元件配置为在所述第二开关元件处于导通状态时导通并令所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号。在这种情况下，通过控制单元中的第一储能元件的充放电配合第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的导通来实现对开关单元的控制，进而通过开关单元控制供电单元，另外，多个开关元件配合，能够使控制单元具有更多输入或输出，提升控制精准度。由此能够使激光器电源系统提供的电源满足激光器需要连续启动同时需要及时反馈故障的要求。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述控制单元还包括第四开关元件，所述第四开关元件配置为接收过流信号以加快所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号。在这种情况下，通过第四开关元件能够减少控制单元的第一储能元件的充电时间，进而加快控制单元控制开关单元关断，由此实现工作电流过大时及时控制供电单元停止提供电源信号。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述倍压电路单元包括多个倍压电容和多个二极管，所述多个倍压电容和所述多个二极管配置为以倍数放大第四感应电压并提供至所述激光器。在这种情况下，能够通过倍压电路单元的多个倍压电容和多个二极管将第四电感获得的第四感应电压放大为预设倍数，由此满足激光器工作时需要高电压的要求。

根据本公开所涉及的激光器电源系统，可选地，所述稳流单元包括调节电阻和稳压元件，所述稳流单元通过所述稳压元件与所述控制单元连接，所述稳压元件处于第一工作状态时所述调节电阻和所述稳压元件相配合以形成稳定的工作电流，所述稳压元件处于第二工作状态时向所述控制单元提供过流信号。在这种情况下，通过调节电阻和稳压元件能够稳定地输出满足激光器工作时所需的工作电流，同时当工作电流过大时能够及时通过稳压元件向控制单元反馈以进行调控；另外，调节电阻能够根据不同的控制需要或者不同激光器的规格进行调节以适应性地输出工作电流。

根据本公开能够提供一种多元电路耦合的激光器电源系统，能够通过提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性来提升激光器的电流和电压的稳定性。

附图说明

图1是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统的结构框图。

图2是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统内部的结构单元的连接示意图。

图3是示出了本公开的示例所涉及供电单元、控制单元、反馈单元以及倍压电路单元通过电感耦合的示意图。

图4是示出了本公开的示例所涉及供电单元的电路图。

图5是示出了本公开的示例所涉及开关单元的电路图。

图6是示出了本公开的示例所涉及控制单元的电路图。

图7是示出了本公开的示例所涉及驱动单元的电路图。

图8是示出了本公开的示例所涉及反馈单元的电路图。

图9是示出了本公开的示例所涉及稳流单元的电路图。

图10是示出了本公开的示例所涉及倍压电路单元的电路图。

图11是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统的电路图。

附图标记说明：

1……激光器电源系统，11……供电单元，12……开关单元，13……控制单元，14……稳流单元，15……驱动单元，16……反馈单元，17……倍压电路单元，18……负载。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所填充的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或装置没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或装置固有的其他步骤或单元。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

本公开涉及一种多元电路耦合的激光器电源系统，能够通过提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性来提升激光器的电流和电压的稳定性。在一些示例中，多元电路耦合的激光器电源系统也可以称“多元电路联合控制的激光器电源系统”、“联合控制的激光器电源系统”或“激光器电源的实时反馈控制系统”等，除特别说明外，以下为了方便描述“激光器电源系统”有时也简称“电源系统”或“系统”。

在一些示例中，本公开所涉及的激光器电源系统可以适用于各类激光器中，例如需要高电压小电流的气体激光器。在一些示例中，本公开所涉及的激光器可以是气体激光器，例如氦氖激光器、二氧化碳激光器、氩离子激光器或准分子激光器等。在一些示例中，本公开所涉及的激光器电源系统也可以适用于需要高电压小电流的其他设备仪器中。

图1是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统1的结构框图。图2是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统1内部的结构单元的连接示意图。

如图1所示，在一些示例中，激光器电源系统1可以包括供电单元11、开关单元12、稳流单元14、驱动单元15、反馈单元16、控制单元13、以及倍压电路单元17。

如图2所示，在一些示例中，供电单元11可以与稳流单元14、控制单元13和开关单元12连接以提供电源信号。在一些示例中，供电单元11与稳流单元14、控制单元13和开关单元12的连接方式可以包括线路连接或耦合元件耦接。在这种情况下，线路连接的方式能够提供电源系统各个单元之间的电信号流转的途径，耦合元件耦接的方式能够使电路系统各个单元之间的电信号相互影响，由此实现电路系统各个单元联合控制，提升控制的实时性。

如图2所示，在一些示例中，开关单元12可以与控制单元13连接，并在控制单元13的控制下处于导通状态或阻断状态。在一些示例中，开关单元12处于导通状态时，电源信号可以经由供电单元11的第一电感形成第一感应电压。在这种情况下，能够通过控制单元13控制开关单元12，进而控制供电单元11。

如图2所示，在一些示例中，稳流单元14可以与倍压电路单元17连接并可以经由倍压电路单元17向激光器提供工作电流，且可以与控制单元13连接以在工作电流大于预设值时向控制单元13提供过流信号。在这种情况下，当稳流单元14过流时形成过流信号，并将过流信号提供至控制单元13，由此能够在激光器电源系统1过流时及时阻断，保护激光器，提升稳定性。在一些示例中，过流信号可以是电流值、电压值、电位或电平。

如图2所示，在一些示例中，驱动单元15可以与控制单元13连接并可以向控制单元13提供导通信号以使控制单元13控制开关单元12处于导通状态。在一些示例中，反馈单元16可以与控制单元13连接并可以向控制单元13提供阻断信号以使控制单元13控制开关单元12处于阻断状态。在这种情况下，通过驱动单元15和反馈单元16的作用，控制单元13能够控制开关单元12进而控制供电单元11的第一电感形成第一感应电压，再通过与第一电感耦合的第四电感形成激光器工作所需要的电压信号，最终通过倍压电路单元的升压后获得激光器工作所需要的高电压。在一些示例中，导通信号可以是电流值、电压值、电位或电平。在一些示例中，阻断信号可以是电流值、电压值、电位或电平。

图3是示出了本公开的示例所涉及供电单元11、控制单元13、反馈单元16以及倍压电路单元17通过电感耦合的示意图。

如图3所示，在一些示例中，供电单元11可以具有第一电感，控制单元13可以具有第二电感，反馈单元16可以具有第三电感，倍压电路单元17可以具有第四电感。在一些示例中，第一电感可以与第二电感、第三电感、第四电感互相耦合。在这种情况下，能够通过电感耦合将各个电路单元进行耦合以实现联合控制或简化电路，进而实现实时控制，提升激光器电源的稳定性。

在一些示例中，供电单元11可以包括电源，电源可以用于提供电源信号。在一些示例中，电源信号可以是周期变化的直流电信号，也可以是脉冲信号。在一些示例中，优选地，电源信号可以是例如12V的直流电压。在一些示例中，第一电感可以基于电源信号获得第一感应电压。在这种情况下，电源能够提供用于电感产生的感应电压的电压源、用于控制产生感应电压的信号、以及用于经由稳流单元14形成的用于激光器持续工作的工作电流的电流源。

在一些示例中，第二电感、第三电感和第四电感可以基于第一电感的第一感应电压分别形成第二感应电压、第三感应电压和第四感应电压。在这种情况下，控制单元13、反馈单元16和倍压电路单元17能够通过电感耦合获得各自的启动电压，同时各个启动电压还与供电单元11的电源信号相关，由此，简化了电源系统1的线路连接，并在电源系统1出现故障时能够及时反馈和控制，提升实时性，进而能够提升激光器的电流和电压的稳定性。

在一些示例中，驱动单元15可以与第二电感连接并在第二感应电压的作用下形成导通信号。在一些示例中，导通信号可以经由第二电感形成用于控制开关单元12处于导通状态的开关使能信号。在这种情况下，能够通过驱动单元15与控制单元13的第二电感控制开关单元12导通，进而控制供电单元11工作。在一些示例中，开关使能信号可以为电位、电流、电压或电平，例如开关使能信号可以是高电平或低电平，也可以是预设的电流值。

在一些示例中，反馈单元16可以基于第三感应电压形成阻断信号。在一些示例中，控制单元13接收阻断信号后可以基于阻断信号在预设时间形成开关断开信号。在一些示例中，开关单元12可以接收开关断开信号并处于阻断状态。在这种情况下，能够通过反馈单元16与控制单元13控制开关单元12阻断，进而控制供电单元11的第一电感停止形成第一感应电压。在一些示例中，开关断开信号可以为电位、电流、电压或电平，例如开关断开信号可以是高电平或低电平，也可以是预设的电流值。

在一些示例中，控制单元13可以包括多个储能元件和开关元件(具体参见下文图6和图11所示的实施例的描述)。以下为方便描述或区分，通过将多个储能元件或开关元件以顺序命名，例如第一储能元件、第一开关元件和第二开关元件等。

在一些示例中，第一储能元件可以接收阻断信号后充电并令第二开关元件导通。在一些示例中，第一开关元件可以处于导通状态时令第一储能元件放电。在一些示例中，第二开关元件可以处于导通状态时令控制单元13向开关单元12提供开关断开信号。在这种情况下，通过控制单元13中的第一储能元件的充放电配合第一开关元件和第二开关元件的导通来实现对开关单元12的控制，进而通过开关单元12控制供电单元11，由此能够使激光器电源系统提供的电源满足激光器需要连续启动同时需要及时反馈故障的要求。

在一些示例中，控制单元13还可以包括第三开关元件。在一些示例中，第三开关元件可以在第二开关元件处于导通状态时导通并令控制单元13向开关单元12提供开关断开信号。在这种情况下，通过控制单元13中的第一储能元件的充放电配合第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的导通来实现对开关单元12的控制，进而通过开关单元12控制供电单元11，另外，多个开关元件配合，能够使控制单元13具有更多输入或输出，提升控制精准度。

在一些示例中，控制单元13还可以包括第四开关元件。在一些示例中，第四开关元件可以接收过流信号以加快控制单元13向开关单元12提供开关断开信号，例如通过第四开关元件配合第一开关元件减少控制单元13的第一储能元件的充电时间，进而加快控制单元13控制开关单元12关断，在这种情况下，能够实现工作电流过大时及时控制供电单元11停止提供电源信号。在一些示例中，当激光器的工作电流过小时，第四开关元件可以不接收信号，在这种情况下，供电单元11能够持续提供电源信号。

在一些示例中，倍压电路单元17可以包括多个倍压电容和多个二极管(具体参见下文图10和图11所示的实施例的描述)。在一些示例中，多个倍压电容和多个二极管可以以倍数放大第四感应电压并提供至激光器。在这种情况下，能够通过倍压电路单元17的多个倍压电容和多个二极管将第四电感获得的第四感应电压放大为预设倍数，由此满足激光器工作时需要高电压的要求。

在一些示例中，稳流单元14可以包括调节电阻和稳压元件(具体参见下文图9和图11所示的实施例的描述)。在一些示例中，稳流单元14可以通过稳压元件与控制单元13连接。在一些示例中，稳压元件处于第一工作状态时，调节电阻和稳压元件可以相配合以形成稳定的工作电流。稳压元件处于第二工作状态时，可以向控制单元13提供过流信号。

在一些示例中，稳压元件的第一工作状态可以是指稳压元件的输入输出端的电压稳定且电流不通过的状态。在一些示例中，稳压元件的第二工作状态可以是指稳压元件的输入输出端的电压稳定但电流能够通过的状态，例如稳压元件为稳压二极管时，在反向击穿前稳压二极管两端的电压稳定，也即第一工作状态；在反向击穿后稳压二极管两端的电压稳定但可以通过较大电流(或电流变化大)，也即第二工作状态。在这种情况下，通过调节电阻和稳压元件能够稳定地输出满足激光器工作时所需的工作电流，同时当工作电流过大时能够及时通过稳压元件反馈控制单元13进行调控；另外，调节电阻可以根据不同的控制需要或者不同激光器的规格进行调节以输出适应地工作电流。

在一些示例中，稳流单元14所输出的工作电流的大小可以由供电单元11、开关单元12、稳流单元14、驱动单元15、反馈单元16和控制单元13配合进行控制，由此能够实现高频动态调节。在一些示例中，当工作电流较小时，控制单元13能够控制开关单元12的导通时间，使开关单元12的导通时间增加，由此能够使稳流单元14所输出的工作电流增大以满足工作需要。在一些示例中，当工作电流较大时，控制单元13能够控制开关单元12的阻断时间，使开关单元12的阻断时间增加，由此能够使稳流单元14所输出的工作电流减少以减少过流情形以保护激光器。在一些示例中，工作电流的动态调节可以具有调节频率，例如在本公开的实施例所涉及的调节频率可以为几十KHz至几百KHz。在这种情况下，通过动态调节工作电流的大小，能够增加激光器电源系统1的稳定性。

以下根据本公开所涉及的激光器电源系统1的一个具体实施例的电路，并根据其电路分析对本公开所涉及的激光器电源系统1进行进一步详细说明，需要注意的是，本实施例仅作为本公开的多个实施例中一个示例，可以理解其并不以任何形式限制本公开，例如在某些电子器件或单元的数量设置中，在一些示例中可以是至少一个，在另一些示例中也可以是多个。图4是示出了本公开的示例所涉及供电单元11的电路图。图5是示出了本公开的示例所涉及开关单元12的电路图。图6是示出了本公开的示例所涉及控制单元13的电路图。图7是示出了本公开的示例所涉及驱动单元15的电路图。图8是示出了本公开的示例所涉及反馈单元16的电路图。图9是示出了本公开的示例所涉及稳流单元14的电路图。图10是示出了本公开的示例所涉及倍压电路单元17的电路图。

如图4所示，供电单元11可以包括电源U1和第一电感L1。在一些示例中，供电单元11还可以包括滤波电容C。在一些示例中，第一电感L1可以具有阻抗，例如图4所示其阻抗可以等效为电阻R。

如图5所示，开关单元12可以包括开关元件Q5和接地端。在一些示例中，开关元件Q5可以是开关、三极管或场效应晶体管中的一种，优选地，开关元件Q5可以为三极管。在一些示例中，开关单元12还可以包括保护元件D11。优选地，保护元件D11可以为二极管。由此，能够反向连接接地端以用于减少电流反向时导致电源系统1的电子器件损坏的可能性。

如图6所示，控制单元13可以包括第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、第一储能元件C1和第二电感L2。在一些示例中，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3和第四开关元件Q4可以是开关、三极管或场效应晶体管中的一种，优选地，在本公开中可以为三极管。在一些示例中，第一储能元件C1可以是电容。在一些示例中，控制单元13还可以包括若干电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5分别与各个开关元件或电感串联或并联，用于分压或抬升电位。在一些示例中，控制单元13还可以包括保护元件D9，优选地，保护元件D9可以为二极管，可以反向连接接地端用于减少电流反向时导致电源系统1的电子器件损坏的可能。

如图7所示，驱动单元15可以包括电平控制端和分压电阻R8。优选地，本公开中电平控制端可以是接地端，即零电位点。在一些示例中，驱动单元15还可以包括二极管D3。

如图8所示，反馈单元16可以包括第三电感L3、第二储能元件C3和分压电阻R9。在一些示例中，第二储能元件C3可以是电容。在一些示例中，反馈单元16还可以包括二极管D4和稳压二极管D5。

如图9所示，稳流单元14可以包括整流元件D1、稳压元件D2、滤波元件C2和调节电阻R6、调节电阻R7。在一些示例中，调节电阻R6和调节电阻R7可以是非定值的电阻器，能够用于调节通过其两端的电压。调节电阻可以设置为多个，并可以是串联或并联在电路中。在一些示例中，整流元件D1可以是二极管。在一些示例中，稳压元件D2可以是稳压二极管。滤波元件C2可以是电容。在一些示例中，滤波元件C2也可以用于稳压。

如图10所示，倍压电路单元17可以包括多个倍压电容(C4、C5、C6、C7)、多个二极管(D6、D7、D8)以及第四电感L4。

图11是示出了本公开的示例所涉及激光器电源系统1的电路图。各个单元的连接如图11所示，在一些示例中，L1、L2、L3和L4可以耦合并且具有同名端。也即，L1可以与L2共轭，L1也可以与L3共轭，L1还可以与L4共轭。在一些示例中，可以通过改变电平或电位来控制各个开关元件的导通和阻断，例如当开关元件为三极管时，可以提升三极管基极的电平使导通，可以降低三极管基极电平使阻断，在这种情况下，能够通过多个开关元件形成控制单元13、开关单元12等以对电源系统的供电单元11进行控制。在一些示例中，电源系统1可以包括多个接地端，分布于各个电路单元中，用于改变电位或电平。

在一些示例中，当通过L1的电压在同名端为低电平时，L1与L2共轭，L2此时同名端电位也为低电平。电流从零电位点(接地端)依次经过D3、R8，并将L2的同名端电位提升，开关单元12的Q5导通，由此，电流能够流经供电单元11的L1，此时L1与L4共轭，控制单元13的C1充电。L1与L3共轭时，D4导通，C3充电，C3充电完成后击穿D5，形成稳定电压，此时控制单元13的C1充电，C1充电完成后Q2导通，Q3也导通，开关单元12的Q5则阻断，由此，电流不能够流经供电单元11的L1，同时L1与L4共轭，控制单元13的C1放电。

在一些示例中，当通过L1的电压在同名端为高电平时，L1与L2共轭，L2的同名端电位为高，控制单元13的Q1导通，C1放电，Q2阻断，Q3也阻断，开关单元12的Q5则导通，电流能够流经供电单元11的L1。

在一些示例中，电流从电源U1可以直接到达稳流单元14，从而提供直流电。在一些示例中，D2两端的压差可以是固定的，D2与R1之间压差也固定，因此R7两端的电压稳定，也即经过D1到达倍压电路单元17的电流稳定。

在一些示例中，若流经D1的电流较小时，则L1的电压较小，与L1耦合的L3的感应电压也较小，则C1放电后到达充电时间增加，Q2阻断，Q3也阻断，开关单元12的Q5导通时间则增加。在一些示例中，若流经D1的电流过大时，电流可以从D2到达控制单元13的Q4，即Q4此时导通，由此，能够加快控制单元13的C1充电以使Q2导通，Q3也导通，即加快开关单元12的Q5阻断，电流不能够流经供电单元11的L1，则L2、L3、L4也不形成感应电压。换言之，稳流单元14可以配合控制单元13控制开关单元12，进而控制供电单元11暂停提供电源信号，在这种情况下，能够根据反馈动态调节开关单元12的导通时间以达到动态调节工作电流的效果，能够提升稳定性同时保护激光器。

在一些示例中，若倍压电路单元17的输出电压过大时，也即L4获得的第四感应电压过大，则L1的第一感应电压过大，此时，L3也具有过大的第三感应电压，在这种情况下，反馈单元16能够使控制单元13的第一储能元件C1更迅速充电，由此，能够及时控制供电单元11关断，形成过压保护。

在一些示例中，C1与C2具有相关性，例如C1的选型需要与C2搭配。在一些示例中，控制单元13的R5与驱动单元15的R8可以控制L2的同名端的电平或电位，由此，可以通过选择适当的型号控制C1的充电时间。在这种情况下，通过调整C1的充放电时间，能够调整激光器电源系统1的动态调节的频率以满足工作需要。

在一些示例中，倍压电路单元17可以输出工作电流或电压至负载18。参见图11所示，负载18可以进行模拟短路或断路来对电源系统1进行测试，例如可以通过开关S1的通断模拟负载18通断路。在一些示例中，负载18短路，也即开关S1闭合时倍压电路单元17提供的电流过大的情形，此时，可以通过稳流单元14配合控制单元13控制开关单元12，进而控制供电单元11暂停提供电源信号，即对激光器形成过流保护。在一些示例中，负载18断路或等效电阻过大时，也即开关S1断开时，可以通过反馈单元16配合控制单元13控制开关单元12，进而控制供电单元11暂停提供电源信号，即对激光器形成过压保护。在一些示例中，负载18可以是激光器的泵浦源，例如光放电管等。

在本公开所涉及的激光器电源系统1中，通过第一电感与第二电感的互相耦合能够实现供电单元11与控制单元13的耦合，通过第一电感与第三电感的互相耦合能够实现供电单元11与反馈单元16的耦合，通过第一电感与第四电感的互相耦合能够实现供电单元11与倍压电路单元17的耦合，另外，各电路单元耦合后还通过电连接实现信号流转以对电源输出进行控制和反馈。由此，通过多元电路耦合的激光器电源系统1，能够提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性，进而能够提升激光器的电流和电压的稳定性。由此，根据本公开能够提供一种多元电路耦合的激光器电源系统1，能够通过提升激光器遇到过电等故障时的反馈实时性来提升激光器的电流和电压的稳定性。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变，这些变形和变均落入本公开的范围内。

Claims (5)

1.一种多元电路耦合的激光器电源系统，其特征在于：所述激光器电源系统包括供电单元、开关单元、稳流单元、驱动单元、反馈单元、控制单元、以及倍压电路单元；

所述供电单元具有第一电感，所述控制单元具有第二电感，所述反馈单元具有第三电感，所述倍压电路单元具有第四电感，所述第一电感与所述第二电感、所述第三电感、所述第四电感互相耦合；

所述供电单元配置为与所述稳流单元、所述控制单元和所述开关单元连接以提供电源信号；

所述开关单元配置为与所述控制单元连接，并在所述控制单元的控制下处于导通状态或阻断状态，所述开关单元处于导通状态时，电源信号经由所述第一电感形成第一感应电压；

所述第二电感、所述第三电感和所述第四电感基于所述第一电感的第一感应电压分别形成第二感应电压、第三感应电压和第四感应电压；

所述稳流单元配置为与所述倍压电路单元连接并经由所述倍压电路单元向激光器提供工作电流，且与所述控制单元连接以在工作电流大于预设值时向所述控制单元提供过流信号；

所述反馈单元配置为与所述控制单元连接并向所述控制单元提供阻断信号以使所述控制单元控制所述开关单元处于阻断状态，所述反馈单元基于所述第三感应电压形成阻断信号；

所述控制单元接收阻断信号后基于阻断信号在预设时间形成开关断开信号，所述开关单元接收开关断开信号并处于阻断状态；

所述控制单元包括第一储能元件、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件，所述第一储能元件配置为接收阻断信号后充电并令所述第二开关元件导通，所述第一开关元件配置为处于导通状态时令所述第一储能元件放电，所述第二开关元件配置为处于导通状态时令所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号，所述第三开关元件配置为在所述第二开关元件处于导通状态时导通并令所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号，所述第四开关元件配置为接收过流信号以加快所述控制单元向所述开关单元提供开关断开信号；

所述驱动单元配置为与所述控制单元连接并向所述控制单元提供导通信号以使所述控制单元控制所述开关单元处于导通状态。

2.根据权利要求1所述的激光器电源系统，其特征在于，

所述供电单元包括电源，所述电源用于提供电源信号，所述第一电感基于电源信号获得第一感应电压。

3.根据权利要求1所述的激光器电源系统，其特征在于，

所述驱动单元配置为与所述第二电感连接并在第二感应电压的作用下形成导通信号，导通信号经由所述第二电感形成用于控制所述开关单元处于导通状态的开关使能信号。

4.根据权利要求1所述的激光器电源系统，其特征在于，

所述倍压电路单元包括多个倍压电容和多个二极管，所述多个倍压电容和所述多个二极管配置为以倍数放大第四感应电压并提供至所述激光器。

5.根据权利要求1所述的激光器电源系统，其特征在于，

所述稳流单元包括调节电阻和稳压元件，所述稳流单元通过所述稳压元件与所述控制单元连接，所述稳压元件处于第一工作状态时所述调节电阻和所述稳压元件相配合以形成稳定的工作电流，所述稳压元件处于第二工作状态时向所述控制单元提供过流信号。

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