CN116806409A - 激光振荡器及包括激光振荡器的直接二极管激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

控制部在判断为供给电流超过规定阈值的情况下，进行停止控制，该停止控制使电源电路停止供给电流的供给，在通过停止控制使电源电路停止供给电流的供给的状态下，判断输入交流电压是否异常，在输入交流电压没有异常的情况下，使电源电路再次开始供给电流的供给，在使电源电路再次开始供给电流的供给之后，判断发光电路的电压是否异常，在发光电路的电压异常的情况下，使电源电路停止供给电流的供给。

Description

激光振荡器及包括激光振荡器的直接二极管激光加工装置
技术领域
本公开涉及一种激光振荡器以及包括该激光振荡器的直接二极管激光加工装置，该激光振荡器包括发光电路和电源电路，该电源电路使用规定的输入交流电压将供给电流供往所述发光电路。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种激光振荡器，该激光振荡器包括：具有激光二极管的发光电路、使用规定的输入交流电压将供给电流供往所述发光电路的电源电路、以及控制所述电源电路的控制部。该激光振荡器还包括测量所述供给电流的电流测量部，所述控制部在由所述电流测量部测量出的供给电流异常的情况下，使所述电源电路停止所述供给电流的供给。
专利文献1：日本专利第6211259号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
在上述专利文献1中，在供给电流因输入交流电压的瞬时变动、或激光振荡器内的电流或电压产生的暂时性噪声而出现了异常的情况下，并没有准备用于在激光振荡器停止供给电流的供给之后，一边确认有无异常或故障，一边安全且迅速地进行动作恢复的措施。因此，工作时间变短，并且用户进行检查及操作所需的劳力和时间变多。
本公开正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：一边确认有无异常或故障，一边安全且迅速地进行动作恢复，从而延长设备的工作时间。
-用以解决技术问题的技术方案-
为了达到上述目的，本公开提供一种激光振荡器，该激光振荡器包括：发光电路，所述发光电路具有至少一个激光二极管；电源电路，所述电源电路使用规定的输入交流电压将供给电流供往所述发光电路；以及控制部，所述控制部控制所述电源电路，其特征在于：该激光振荡器还包括：第一电压测量部，所述第一电压测量部测量与所述输入交流电压对应的电压；电流测量部，所述电流测量部测量与所述供给电流对应的电流；以及第二电压测量部，所述第二电压测量部测量与所述发光电路的电压对应的电压，所述控制部执行：电流判断步骤，在所述电流判断步骤中，根据所述电流测量部的测量值判断所述供给电流是否超过规定阈值；第一电流控制步骤，所述第一电流控制步骤为在所述电流判断步骤中，当判断为所述供给电流超过规定阈值的情况下，进行停止控制，该停止控制使所述电源电路停止所述供给电流的供给，另一方面，当判断为所述供给电流未超过规定阈值的情况下，使所述电源电路继续所述供给电流的供给；第二电流控制步骤，在所述第二电流控制步骤中，在通过所述停止控制使所述电源电路停止所述供给电流的供给的状态下，根据所述第一电压测量部的测量值判断所述输入交流电压是否异常，在所述输入交流电压没有异常的情况下，使所述电源电路再次开始所述供给电流的供给，另一方面，在所述输入交流电压异常的情况下，保持使所述电源电路停止所述供给电流的供给的状态；以及第三电流控制步骤，在所述第三电流控制步骤中，在通过所述第二电流控制步骤使所述电源电路再次开始所述供给电流的供给之后，根据所述第二电压测量部的测量值判断所述发光电路的电压是否异常，在所述发光电路的电压没有异常的情况下，使所述电源电路继续所述供给电流的供给，另一方面，在所述发光电路的电压异常的情况下，使所述电源电路停止所述供给电流的供给。
这样一来，在通过第一电流控制步骤停止供给电流的供给之后，当输入交流电压恢复正常时，能够通过第二电流控制步骤再次开始供给电流的供给。因此，在供给电流因输入交流电压的瞬时变动、或激光振荡器内的电流或电压产生的暂时性噪声而成为过电流的情况下，激光振荡器能够在停止供给电流的供给之后，在确认到输入交流电压正常后，再次开始供给电流的供给。其结果是，能够延长激光振荡器的工作时间，并且能够减少用户进行检查及操作所需的劳力和时间。
激光振荡器在通过第一电流控制步骤停止供给电流的供给之后，在输入交流电压未恢复正常的这一期间，由于通过第二电流控制步骤保持停止供给电流的供给的状态，因此能够防止供给电流因异常的输入交流电压而再次成为过电流。
在激光振荡器通过第二电流控制步骤再次开始供给电流的供给之后，在发光电路的电压异常的情况下，有可能因发光电路的短路故障而引起过电流。在该情况下，由于通过第三电流控制步骤停止供给电流的供给，因此能够抑制破损部位由于在发生故障的发光电路中持续流过电流而扩大。
-发明的效果-
根据本公开，能够延长激光振荡器的工作时间，并且能够减少用户进行检查及操作所需的劳力和时间。
附图说明
图1是示出包括本公开的实施方式所涉及的激光振荡器的直接二极管激光加工装置的结构的示意图；
图2是示出本公开的实施方式所涉及的激光振荡器的结构的示意图；
图3是示出发光电路及电源装置的结构的电路图；
图4是示出控制部的动作的流程图。
具体实施方式
下面，根据附图对本公开的实施方式进行详细的说明。以下对于优选的实施方式的说明在本质上仅为举例说明而已，完全没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。
如图1所示，本实施方式所涉及的直接二极管激光加工装置(DDL(Direct DiodeLaser)加工装置)100包括激光振荡器10、激光射出头40、传输光纤50以及控制器90。
激光振荡器10具有多个激光装置20、光束耦合器12、聚光单元13、控制装置60以及电源装置70。
如图2所示，激光装置20具有：发光电路30，该发光电路30具有例如十个激光二极管巴条(Laser diode bar)31，十个激光二极管巴条发出波长互不相同的激光LB1；聚光透镜22，该聚光透镜22作为激光光学系统，对从十个激光二极管巴条31分别射出的激光LB1进行聚光；反射镜(衍射光栅)23，该反射镜23对由聚光透镜22射出的激光进行反射；分束器24，该分束器24使从反射镜23射出的激光的一部分作为激光LB2进行反射，另一方面，使剩余的激光作为激光LB3进行透射；以及光电二极管25，该光电二极管25接收从分束器24透射出来的激光LB3，并输出与激光LB3的光量对应的输出信号。
各激光二极管巴条31是由具有发射极且并列地布置的多个激光二极管构成的半导体激光阵列。一个激光二极管巴条31所包含的发射极的个数例如设定为50个。十个激光二极管巴条31彼此串联。
光束耦合器12将从多个激光装置20分别射出的激光LB2耦合成一个激光LB4并向聚光单元13射出。
聚光单元13通过设置在内部的聚光透镜(未图示)对入射进来的激光LB4进行聚光，并以规定的倍率缩小被聚集的激光LB4的光束直径而使激光LB4入射到传输光纤50。聚光单元13具有未图示的连接器，连接器与传输光纤50的入射端相连。
通过像这样构成激光振荡器10，从而能够将激光振荡器10的激光输出设为超过数kW的高输出。需要说明的是，在本实施方式中，在激光振荡器10中设置了四个激光装置20，但并不特别局限于此。例如，也可以在激光振荡器10中仅设置一个激光装置20，使从激光装置20输出的激光LB2直接入射到传输光纤50。激光装置20的安装个数可以根据直接二极管激光加工装置100所要求的输出规格、或者各个激光装置20的输出规格而进行适当改变。
传输光纤50与聚光单元13的聚光透镜光学耦合，传输光纤50将从激光振荡器10接收到的激光LB4引导至激光射出头40。
激光射出头40将由传输光纤50引导过来的激光LB4朝向例如布置在规定位置的工件W进行照射。这样一来，对工件W进行激光加工。
控制装置60根据光电二极管25的输出信号生成各激光装置20的指令电流值，并输出到电源装置70，以使由各激光装置20射出的激光LB2的激光输出成为规定的目标值。控制装置60根据由控制器90输出的指令信号(后述)计算激光LB2的激光输出的目标值。控制装置60在由控制器90输出了输出指示(后述)时，对输出导通信号进行输出。
电源装置70根据由控制装置60输出的指令电流值，对多个激光装置20分别供给用于进行激光振荡的电流。
如图3所示，针对每个激光装置20，电源装置70均包括电源电路70a、第一电压测量部70b、电流测量部70c、第二电压测量部70d以及控制部70e。
电源电路70a使用从交流电源200输入的三相的输入交流电压将供给电流供往发光电路30。
具体而言，电源电路70a具有一次侧整流电路71、直交流转换电路72、直流支撑电容器(DC-Link电容器)73、第一电抗器75、隔离变压器76、第一电容器77、二次侧整流电路78、第二电抗器79、第一电容器80a及第二电容器80b、以及第一电流供给节点N1及第二电流供给节点N2。
一次侧整流电路71将从交流电源200输入的输入交流电压转换成直流电压并输出。一次侧整流电路71例如由二极管桥式整流电路构成。
直交流转换电路72具有一对输入节点，且具有在这些输入节点间彼此串联的第一上臂开关元件72a及第一下臂开关元件72b、以及在这些输入节点间彼此串联的第二上臂开关元件72c及第二下臂开关元件72d。在各开关元件72a～72d上并联有续流二极管72e。直交流转换电路72通过上述多个开关元件72a～72d的开关动作，将由一次侧整流电路71输出的直流电压转换成一次交流电压。
直流支撑电容器73连接在直交流转换电路72的输入节点之间。
第一电抗器75连接在一次侧整流电路71的正侧输出端子与直流支撑电容器73的正极(直交流转换电路72的一个输入节点)之间。
隔离变压器76将由直交流转换电路72输出的一次交流电压转换成二次交流电压。隔离变压器76具有一次线圈76a和二次线圈76b。一次线圈76a的电压成为一次交流电压，二次线圈76b的电压成为二次交流电压。一次线圈76a的一端和第一上臂开关元件72a与第一下臂开关元件72b的连接点相连。一次线圈76a的另一端经由第一电容器77和第二上臂开关元件72c与第二下臂开关元件72d的连接点相连。
二次侧整流电路78根据基于一次交流电压的二次交流电压，生成直流的供给电流。具体而言，二次侧整流电路78具有第二二极管78a及第三二极管78b。第二二极管78a的阳极与二次线圈76b的一端部相连，第三二极管78b的阳极与二次线圈76b的另一端部相连。第二二极管56a及第三二极管56b的阴极与第一电流供给节点N1相连。
如上所述，直交流转换电路72和二次侧整流电路78由隔离变压器76隔离开。
第二电抗器79连接在二次线圈76b的中途部与第二电流供给节点N2之间。
第一电容器80a及第二电容器80b串联在第一电流供给节点N1与第二电流供给节点N2之间。第一电容器80a与第二电容器80b的连接点接地。
在第一电流供给节点N1与第二电流供给节点N2之间连接有发光电路30。
第一电压测量部70b测量直流支撑电容器73的正极的电压(直交流转换电路72的一个输入节点的电压)。直流支撑电容器73的正极的电压是与从交流电源200输入的输入交流电压对应的电压。
电流测量部70c测量供往发光电路30的供给电流。
第二电压测量部70d测量第一电流供给节点N1的电压。第一电流供给节点N1的电压是与发光电路30的电压对应的电压。
控制部70e控制电源电路70a。详细而言，控制部70e具有运算部61、比较器62、无效信号输出电路601、门电路67a～67d以及驱动电路68a～68d。
运算部61输出开关信号，以使电流测量部70c的测量值接近由控制装置60输出的指令电流值。具体而言，运算部61具有反馈控制部611、使能信号生成部612以及驱动控制部613。运算部61的功能通过微型计算机来实现。需要说明的是，运算部61的功能的一部分或全部也可以通过电源专用集成电路(IC：integrated circuit)、或运算放大器等模拟电路来实现。
反馈控制部611输出控制信号，以使电流测量部70c的测量值接近由控制装置60输出的指令电流值。
使能信号生成部612根据第一电压测量部70b及第二电压测量部70d的测量值，生成使能信号。使能信号生成部612的具体动作将在后面叙述。
在由使能信号生成部612生成的使能信号为高电平的情况下，驱动控制部613输出基于由反馈控制部611输出的控制信号的开关信号，另一方面，在该使能信号为低电平的情况下，驱动控制部613输出使开关元件72a～72d断开的开关信号。
比较器62根据电流测量部70c的测量值判断供给电流是否超过规定阈值。具体而言，比较器62将电流测量部70c的测量值与规定阈值进行比较，在测量值超过规定阈值的情况下，将输出设为低电平，另一方面，在测量值未超过规定阈值的情况下，将输出设为高电平。
无效信号输出电路601具有非(NOT)电路63、无效信号生成用开关元件64、电阻65以及电容器66。
非电路63使比较器62的输出反转后再将其输出。
无效信号生成用开关元件64由N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)构成。无效信号生成用开关元件64的源极与控制部70e的基准电位点相连。
电阻65和电容器66在直流电源与控制部70e的基准电位点之间从直流电源侧起依次彼此串联起来。电阻65与电容器66的连接点和无效信号生成用开关元件64的漏极相连。电阻65与电容器66的连接点的电压成为无效信号输出电路601的输出。
当比较器62的输出变为低电平时，无效信号生成用开关元件64导通，电阻65与电容器66的连接点经由无效信号生成用开关元件64与控制部70e的基准电位点相连。此时该连接点的电压、即无效信号输出电路601的输出成为无效信号。
由电阻65及电容器66构成的RC电路的时间常数被设定为：从无效信号生成用开关元件64自导通切换为断开起，直到电阻65与电容器66的连接点的电压达到高电平为止，即直到不输出无效信号为止的时间，比从直交流转换电路72的开关元件72a～72d断开起到供给电流变为0为止的时间长。
门电路67a～67d是将由驱动控制部613输出的开关信号、和电阻65与电容器66的连接点的电压作为输入的与(AND)电路。即，在无效信号输出电路601没有输出无效信号时，门电路67a～67d输出由运算部61的驱动控制部613输出的开关信号作为导通/断开信号，另一方面，在由无效信号输出电路601输出了无效信号时，门电路67a～67d输出表示断开开关元件72a～72d的导通/断开信号。
驱动电路68a～68d根据由门电路67a～67d输出的导通/断开信号，输出使直交流转换电路72的开关元件72a～72d导通/断开的驱动信号。
控制器90从用户处接受表示激光输出的指令值的输入，并将表示该指令值的指令信号输出到控制装置60。控制器90根据用户的输入，在进行激光输出的情况下，向控制装置60输出输出指示。
以下，参照图4的流程图，对控制部70e的具体动作进行说明。
首先，在使电源电路70a将供给电流供往发光电路30的状态下，在步骤S1中，控制部70e的比较器62根据电流测量部70c的测量值判断供给电流是否超过规定阈值。在比较器62判断为供给电流超过规定阈值的情况下，即在比较器62的输出变为低电平的情况下，进入步骤S2。另一方面，在比较器62判断为供给电流未超过规定阈值的情况下，使电源电路70a继续供给电流的供给，再次执行步骤S1的判断。
在步骤S2中，随着比较器62的输出变为低电平，无效信号生成用开关元件64导通，电阻65与电容器66的连接点经由无效信号生成用开关元件64与控制部70e的基准电位点相连。即，无效信号输出电路601输出无效信号。然后，门电路67a～67d输出表示断开直交流转换电路72的开关元件72a～72d的导通/断开信号。这样一来，开关元件72a～72d断开，电源电路70a停止供给电流的供给。如上所述，控制部70e进行停止控制，该停止控制使电源电路70a停止供给电流的供给。然后，控制部70e开始步骤S3的处理。
在步骤S3中，在通过步骤S2的停止控制使电源电路70a停止供给电流的供给的状态下，使能信号生成部612根据第一电压测量部70b的测量值判断输入交流电压是否异常。在输入交流电压没有异常的情况下，控制部70e进入步骤S4的处理，另一方面，在输入交流电压异常的情况下，控制部70e在保持使电源电路70a停止供给电流的供给的状态下，再次进行步骤S3的判断。
在步骤S4中，控制部70e判断是否由控制装置60输出了输出导通信号，在输出了输出导通信号的情况下，进入步骤S5的处理，另一方面，在没有输出输出导通信号的情况下，再次进行步骤S3的判断。
在步骤S5中，使能信号生成部612生成高电平的使能信号。这样一来，开关元件72a～72d根据由运算部61输出的开关信号开始进行开关动作，再次开始由电源电路70a进行供给电流的供给。然后，控制部70e进入步骤S6的处理。
需要说明的是，在步骤S2中断开开关元件72a～72d之后，由于供给电流降低，电容器66的电压逐渐增加，从而不再输出无效信号。从在步骤S2中断开开关元件72a～72d起直到不再输出无效信号为止的时间，比从在步骤S2中断开开关元件72a～72d起直到由电流测量部70c测量的供给电流变为0为止的时间长。因此，在步骤S2中执行的停止控制是断开多个开关元件72a～72d，并持续断开的状态直到供给电流变为0为止的控制。
在通过步骤S5使电源电路70a再次开始供给电流的供给之后，在步骤S6中，使能信号生成部612根据上述第二电压测量部70d的测量值判断发光电路30的电压是否异常。在发光电路30的电压没有异常的情况下，进入步骤S7的处理，另一方面，在发光电路30的电压异常的情况下，进入步骤S8的处理。
在步骤S7中，使能信号生成部612通过继续生成高电平的使能信号，从而使电源电路70a继续供给电流的供给。
在步骤S8中，使能信号生成部612生成低电平的使能信号，使开关元件72a～72d的开关动作停止，由此使电源电路70a停止供给电流的供给。
一般情况下，在高输出的直接二极管激光加工装置100中，要求将成为大电流的供给电流以数kHz的脉冲状输出，在反馈控制部611中进行高响应性的反馈控制。因此，在输入交流电压产生瞬时降低的情况下，在产生瞬时降低之后，容易出现供给电流由于在输入交流电压恢复到正常时用于维持供给电流的电平的反馈控制而成为过电流的问题。根据本实施方式，当供给电流超过规定阈值时，由于通过步骤S2停止供给电流的供给，因此能够防止供给电流成为过电流的状态长时间持续。
根据本实施方式，在通过步骤S2停止供给电流的供给之后，当输入交流电压恢复正常时，能够通过步骤S5自动地再次开始供给电流的供给。因此，在供给电流因上述那样的输入交流电压的瞬时变动、或激光振荡器10内的电流或电压产生的暂时性噪声而成为过电流的情况下，激光振荡器10能够在停止供给电流的供给之后，在确认到输入交流电压正常后，再次开始供给电流的供给。其结果是，能够延长激光振荡器10的工作时间，并且能够减少用户进行检查及操作所需的劳力和时间。
激光振荡器10在通过步骤S2停止供给电流的供给之后，在输入交流电压未恢复正常的这一期间，由于通过步骤S3的判断保持使供给电流的供给停止的状态，因此能够防止供给电流因异常的输入交流电压而再次成为过电流。
在激光振荡器10通过步骤S5再次开始供给电流的供给之后，在发光电路30的电压异常的情况下，有可能由于发光电路30的短路故障而引起过电流。在该情况下，由于通过步骤S8停止供给电流的供给，因此能够抑制破损部位由于在发生故障的发光电路30中持续流过电流而扩大。
在步骤S2中，由于通过断开直交流转换电路72的开关元件72a～72d来停止供给电流的供给，因此与通过将反馈控制部611中使用的目标值设为0来停止供给电流的供给的情况相比，能够迅速地抑制供给电流上升。
在步骤S2中执行的停止控制是持续断开多个开关元件72a～72d的状态直到供给电流变为0为止的控制，因此，能够防止在供给电流变为0之前再次开始驱动开关元件72a～72d导致隔离变压器76成为偏磁状态而出现磁饱和。
由于通过作为模拟电路的比较器62来判断供给电流是否超过规定阈值，因此与通过计算机执行程序来判断供给电流是否超过规定阈值的情况相比，能够缩短从供给电流实际超过规定阈值起直到停止供给电流的供给为止所需的时滞(time-lag)。
在步骤S2中，通过进行无效信号输出电路601及门电路67a～67d的动作来停止供给电流的供给，因此与通过计算机执行程序来停止供给电流的供给的情况相比，能够缩短从供给电流实际超过规定阈值起直到停止供给电流的供给为止所需的时滞。
需要说明的是，在上述实施方式中，发光电路30由彼此串联的多个激光二极管巴条31构成，但也可以由彼此串联的多个激光二极管或一个激光二极管构成。
在上述实施方式中，电流测量部70c直接测量了供给电流，但也可以测量与供给电流对应的其他部位的电流。
在上述实施方式中，第一电压测量部70b测量了直流支撑电容器73的正极的电压，但也可以直接测量从交流电源200输入的三相输入交流电压中的至少一者。
在上述实施方式中，第二电压测量部70d测量了第一电流供给节点N1的电压，但也可以直接测量发光电路30的电压，还可以测量与发光电路30的电压对应的其他部位的电压。
在上述实施方式中，通过无效信号输出电路601及门电路67a～67d实现了S2中的停止控制，但也可以通过微型计算机来实现停止控制。例如，也可以是，微型计算机接收表示由比较器62检测出过电流的信号，使能信号生成部612在从步骤S2中断开开关元件72a～72d起直到由电流测量部70c测量的供给电流变为0为止的这一期间，输出低电平的使能信号。也可以是，驱动控制部613在直到由电流测量部70c测量的供给电流变为0为止的这一期间，输出使开关元件72a～72d断开的开关信号。
-产业实用性-
如以上说明的那样，本公开能够获得延长激光振荡器的工作时间，并且能够减少用户进行检查及操作所需的劳力和时间这样的实用性高的效果，因此极其有用，产业实用性高。
-符号说明-
100 直接二极管激光加工装置
10 激光振荡器
30 发光电路
31 激光二极管巴条
61 运算部
62 比较器
67a～67d 门电路
601 无效信号输出电路
70a 电源电路
70b 第一电压测量部
70c 电流测量部
70d 第二电压测量部
70e 控制部
71 一次侧整流电路
72 直交流转换电路
72a 第一上臂开关元件
72b 第一下臂开关元件
72c 第二上臂开关元件
72d 第二下臂开关元件
76 隔离变压器
78 二次侧整流电路

Claims (5)

1.一种激光振荡器，该激光振荡器包括：发光电路，所述发光电路具有至少一个激光二极管；电源电路，所述电源电路使用规定的输入交流电压将供给电流供往所述发光电路；以及控制部，所述控制部控制所述电源电路，其特征在于：
所述激光振荡器还包括：
第一电压测量部，所述第一电压测量部测量与所述输入交流电压对应的电压；
电流测量部，所述电流测量部测量与所述供给电流对应的电流；以及
第二电压测量部，所述第二电压测量部测量与所述发光电路的电压对应的电压，
所述控制部执行：
电流判断步骤，在所述电流判断步骤中，根据所述电流测量部的测量值判断所述供给电流是否超过规定阈值；
第一电流控制步骤，所述第一电流控制步骤为：在所述电流判断步骤中，当判断为所述供给电流超过规定阈值的情况下，进行停止控制，该停止控制使所述电源电路停止所述供给电流的供给，另一方面，当判断为所述供给电流未超过规定阈值的情况下，使所述电源电路继续所述供给电流的供给；
第二电流控制步骤，在所述第二电流控制步骤中，在通过所述停止控制使所述电源电路停止所述供给电流的供给的状态下，根据所述第一电压测量部的测量值判断所述输入交流电压是否异常，在所述输入交流电压没有异常的情况下，使所述电源电路再次开始所述供给电流的供给，另一方面，在所述输入交流电压异常的情况下，保持使所述电源电路停止所述供给电流的供给的状态；以及
第三电流控制步骤，在所述第三电流控制步骤中，在通过所述第二电流控制步骤使所述电源电路再次开始所述供给电流的供给之后，根据所述第二电压测量部的测量值判断所述发光电路的电压是否异常，在所述发光电路的电压没有异常的情况下，使所述电源电路继续所述供给电流的供给，另一方面，在所述发光电路的电压异常的情况下，使所述电源电路停止所述供给电流的供给。
2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其特征在于：
所述电源电路具有：
一次侧整流电路，所述一次侧整流电路将所述输入交流电压转换成直流电压并输出；
直交流转换电路，所述直交流转换电路具有多个开关元件，通过所述多个开关元件的开关动作，将由所述一次侧整流电路输出的直流电压转换成一次交流电压；
二次侧整流电路，所述二次侧整流电路根据基于所述一次交流电压的二次交流电压，生成所述供给电流；以及
隔离变压器，所述隔离变压器将所述直交流转换电路与所述二次侧整流电路隔离，
所述停止控制是断开所述多个开关元件，并持续断开的状态直到所述供给电流变为0为止的控制。
3.根据权利要求2所述的激光振荡器，其特征在于：
所述控制部具有比较器，所述比较器执行所述电流判断步骤。
4.根据权利要求2或3所述的激光振荡器，其特征在于：
所述控制部具有：
运算部，所述运算部输出开关信号，以使所述电流测量部的测量值接近目标值；
无效信号输出电路，在所述电流判断步骤中判断为所述供给电流超过规定阈值的情况下，所述无效信号输出电路输出无效信号；以及
门电路，在所述无效信号输出电路没有输出所述无效信号时，所述门电路输出由所述运算部输出的开关信号作为导通/断开信号，另一方面，在所述无效信号输出电路输出了所述无效信号时，所述门电路输出表示断开所述开关元件的导通/断开信号，
所述多个开关元件根据所述导通/断开信号进行导通/断开。
5.一种直接二极管激光加工装置，其特征在于：
所述直接二极管激光加工装置包括权利要求1到4中任一项权利要求所述的激光振荡器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0636677B2 (ja) * 1985-05-27 1994-05-11 松下冷機株式会社 空気調和機用周波数変換装置
JPH04217877A (ja) * 1990-12-19 1992-08-07 Hitachi Seiko Ltd インバータの過電流保護装置
JP2008159329A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Toshiba Corp 放電ランプ用電源装置及びその制御方法
JP5435912B2 (ja) * 2008-08-29 2014-03-05 シャープ株式会社 電源装置及び照明装置
JP6211259B2 (ja) * 2012-11-02 2017-10-11 株式会社アマダミヤチ レーザ電源装置
JP6196048B2 (ja) * 2013-03-07 2017-09-13 株式会社小糸製作所 昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータ型点灯回路および車両用灯具
JP6138561B2 (ja) * 2013-04-15 2017-05-31 ローム株式会社 電源回路
CN105451922B (zh) * 2013-10-21 2017-11-17 松下知识产权经营株式会社 电源控制装置
US10938306B2 (en) * 2017-04-05 2021-03-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laser driving power source

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