CN203136252U - 激光器电源输出电流调节电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器电源输出电流调节电路，包括外部激励信号处理电路、内部激励信号发生电路、运算放大器U2、运算放大器U3及RS触发器，外部激励信号处理电路用于获取激光器电源外部提供的激励信号，并进行分压处理后形成两路电压不同的信号，其中电压较高的一路信号输出至U3的同相输入端，电压较低的一路信号输出至U2的反相输入端；内部激励信号发生电路生成内部激励信号后输入U2的同相输入端和U3的反相输入端；RS触发器的S端连接U2的输出端，RS触发器的R端连接U3的输出端。本实用新型通过内部激励信号发生电路产生一个合适的基底电流，避免了在气体放电管停止后频繁地重新点火使其放电，提高了激光器电源的可靠性和使用寿命。

Description

激光器电源输出电流调节电路

技术领域

本实用新型涉及变电设备中与电源一起使用的设备，特别是涉及一种激光器电源输出电流调节电路。

背景技术

在实际应用当中，根据气体激光器的气体放电原理可知，当气体激光器工作在脉冲模式下，我们需要保证激光器电源给气体放电管提供一个合适的基底电流使其保持持续放电状态，避免激光器的气体放电管停止放电的情况发生。否则，需要对激光器的气体放电管重新点火放电，而重新点火需要很高的击穿电压才能使气体放电管两端之间重新放电，这样对激光器电源的损害是非常大的，会大大降低激光器电源的可靠性和使用寿命。

而传统的大功率激光器电源本身没有自动输出基底电流维持激光器气体放电管放电的功能，其依靠大功率激光器电源外部的控制电路提供一个激励信号来控制激光器电源输出一个基底电流以维持激光器的气体放电管继续放电。但是电源外部提供的激励信号本身就是一个非常微弱的信号，再加上外部可能存在的电磁干扰，导致这一微弱的激励信号难以稳定可靠地提供给激光器电源，最终使得这一问题得不到根本性的解决。

实用新型内容

基于此，为了解决传统的激光器电源容易因气体放电管停止放电而受损的问题，有必要提供一种激光器电源输出电流调节电路。

一种激光器电源输出电流调节电路，包括外部激励信号处理电路、内部激励信号发生电路、运算放大器U2、运算放大器U3及RS触发器，所述外部激励信号处理电路用于获取激光器电源外部提供的激励信号，并进行分压处理后形成两路电压不同的信号，其中电压较高的一路信号输出至所述运算放大器U3的同相输入端，电压较低的一路信号输出至所述运算放大器U2的反相输入端；所述内部激励信号发生电路包括电压调节单元、运算放大器U4、电阻R4及电阻R5，所述电压调节单元的输入端外接一负电压信号，电压调节单元的输出端连接所述运算放大器U4的反相输入端，所述电压调节单元用于输出一可调的电压信号，所述电压调节单元的输出端通过所述电阻R5接地、并通过所述电阻R4连接所述运算放大器U4的输出端，所述运算放大器U4的同相输入端用于获取激光器电源中BUCK拓扑电路的电感电流，所述电阻R4连接所述运算放大器U4输出端的一端连接所述运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端；所述RS触发器的S端连接所述运算放大器U2的输出端，所述RS触发器的R端连接所述运算放大器U3的输出端。

在其中一个实施例中，所述外部激励信号处理电路包括运算放大器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10及电阻R11，所述外部激励信号处理电路的输入端用于获取激光器电源外部提供的激励信号并通过所述电阻R7输至所述运算放大器U1的同相输入端，所述运算放大器U1的输出端连接所述运算放大器U3的同相输入端、用于输出所述电压较高的一路信号，所述运算放大器U1的输出端还通过所述电阻R10连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述电阻R10连接所述运算放大器U1的反相输入端的一端还连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端通过所述电阻R8接地，且所述电阻R9的另一端连接电阻R11、通过所述电阻R11输出所述电压较低的一路信号至所述运算放大器U2的反相输入端。

在其中一个实施例中，所述电压调节单元包括相互串联的电阻R3和可调电阻U5。

在其中一个实施例中，所述内部激励信号发生电路还包括电阻R1和电阻R2，所述运算放大器U4的同相输入端连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端通过所述电阻R1接地，所述电阻R2的另一端作为电流输入端用于获取所述激光器电源中BUCK拓扑电路的电感电流。

在其中一个实施例中，还包括电阻R6，所述运算放大器U4的输出端通过所述电阻R6连接所述运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端。

上述激光器电源输出电流调节电路在激光器电源没有外部激励信号输入的情况下，激光器电源自身通过内部激励信号发生电路也会产生一个合适的基底电流，维持激光气体放电管继续放电，避免了在气体放电管停止后频繁地重新点火使其放电，大大地提高了激光器电源的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为一实施例中激光器电源输出电流调节电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在较高功率的激光器应用场合，一般需要两台或两台以上的大功率激光器电源同时作为激光器的激励源。这些电源共同享用一个由电源外部提供的控制信号来调节电源输出的放电电流，但由于不同激光器电源制造工艺、电子元器件不可能达到绝对一致，其输出电流就存在差异。当输出电流差异太大时，其激励的放电管就会出现部分轻载，部分重载，甚至过载的情况，降低激光器的可靠性和使用寿命。本实用新型的激光器电源输出电流调节电路同时还可以解决各激光器电源输出的放电电流的一致性问题。

激光器电源常用BUCK拓扑电路的输出作为该电源功率逆变电路的输入，并且BUCK拓扑电路中电感电流和电源功率逆变电路最终的输出电流是一一对应的，所以可以通过BUCK拓扑电路来调节激光器电源的输出的放电电流。而BUCK拓扑电路的输出电流变化是通过调节BUCK拓扑中开关管的脉冲宽度调制（PWM）信号的占空比来实现的。本实用新型通过调节BUCK拓扑电路中开关管的PWM信号的占空比来调节激光器电源输出的放电电流。

图1是一实施例中激光器电源输出电流调节电路的电路原理图。激光器电源输出电流调节电路，包括外部激励信号处理电路110、内部激励信号发生电路120、运算放大器U2、运算放大器U3及RS触发器U6。

外部的控制电路会提供一个可调的激励信号来控制激光器电源输出一个基底电流，以维持激光器的气体放电管继续放电。外部激励信号处理电路110用于获取该激励信号，并进行分压处理后形成两路电压不同的信号，其中电压较高的一路信号输出至运算放大器U3的同相输入端，电压较低的一路信号输出至运算放大器U2的反相输入端。

在图1所示实施例中，外部激励信号处理电路110包括运算放大器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10及电阻R11。I-IN端是外部激励信号处理电路110的输入端，I-IN端通过电阻R7连接运算放大器U1的同相输入端，用于获取激光器电源外部提供的激励信号并通过电阻R7输至运算放大器U1的同相输入端。运算放大器U1的输出端连接运算放大器U3的同相输入端，用于输出前述分压处理后形成的两路电压信号中较高的一路。运算放大器U1的输出端还通过电阻R10连接其反相输入端，电阻R10连接运算放大器U1的反相输入端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端通过电阻R8接地，且电阻R9的另一端还连接电阻R11、通过电阻R11输出前述电压较低的一路信号至运算放大器U2的反相输入端。

内部激励信号发生电路120包括电压调节单元122、运算放大器U4、电阻R4及电阻R5。电压调节单元122的输入端外接一给定的负电压信号，电压调节单元122的输出端连接运算放大器U4的反相输入端。电压调节单元122用于输出一可调的电压信号至运算放大器U4的反相输入端。电压调节单元122的输出端通过电阻R5接地，并通过电阻R4连接运算放大器U4的输出端。电阻R4连接运算放大器U4输出端的一端还连接运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端。运算放大器U4的同相输入端用于获取激光器电源中BUCK拓扑电路的电感电流。在图1所示实施例中，内部激励信号发生电路120还包括电阻R1和电阻R2。I-SENSE-BUCK端是内部激励信号发生电路120的BUCK拓扑电路电感电流输入端，I-SENSE-BUCK端通过电阻R1接地，并通过电阻R2连接运算放大器U4的同相输入端，因此BUCK拓扑电路电感电流经过电阻R1取样后输入运算放大器U4的同相输入端。

电阻R4、电阻R5用于设置运算放大器U4的放大倍数，R1将BUCK拓扑采样回来的电感电流信号转变为电压信号，设置R2可以使运算放大器U4的放大性能更好。

RS触发器U6的S端连接运算放大器U2的输出端，RS触发器U6的R端连接运算放大器U3的输出端，RS触发器U6的Q非端作为激光器电源输出电流调节电路的输出端，输出一个驱动BUCK拓扑电路中开关管的PWM信号。

上述激光器电源输出电流调节电路，通过电压调节单元122产生一个在小范围内可任意调节的电压信号，通过运算放大器U4将该电压信号和从BUCK拓扑中采样并反馈回来的电感电流信号（I-SENSE-BUCK端输入并经电阻R1转为电压信号）叠加并放大，从而获得内部激励信号，再用两路比较器（运算放大器U2和运算放大器U3）将放大后的信号同激光器电源外部给定的激励信号（通过I-IN端输入）进行比较，接着从两路比较器出来的两路交替的脉冲数字信号，且在相位上相差半个周期，这两路信号经过RS触发器U6后变为驱动BUCK拓扑电路的PWM信号。

通过电压调节单元122可以调节驱动BUCK拓扑的PWM信号的占空比，从而调节激光器电源的输出电流的大小，对每个激光器电源进行分别调节，就能够保证各激光器电源间输出的电流的一致性，最终确保激光器在各种运行模式下输出功率稳定可靠，激光器工作效率更高，运行更加流畅，生产力得到非常显著的提升。

此外，上述激光器电源输出电流调节电路实现了激光器电源在没有外部激励信号输入的情况下（即I-IN端无输入），激光器电源自身通过内部激励信号发生电路120也会产生一个合适的基底电流，维持激光气体放电管继续放电，避免了在气体放电管停止后频繁地重新点火使其放电，大大地提高了激光器电源的可靠性和使用寿命。

在图1所示实施例中，电压调节单元122包括相互串联的电阻R3和可调电阻U5。激光器电源输出电流调节电路还包括电阻R6，运算放大器U4的输出端通过电阻R6连接运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种激光器电源输出电流调节电路，其特征在于，包括外部激励信号处理电路、内部激励信号发生电路、运算放大器U2、运算放大器U3及RS触发器，

所述外部激励信号处理电路用于获取激光器电源外部提供的激励信号，并进行分压处理后形成两路电压不同的信号，其中电压较高的一路信号输出至所述运算放大器U3的同相输入端，电压较低的一路信号输出至所述运算放大器U2的反相输入端；

所述内部激励信号发生电路包括电压调节单元、运算放大器U4、电阻R4及电阻R5，所述电压调节单元的输入端外接一负电压信号，电压调节单元的输出端连接所述运算放大器U4的反相输入端，所述电压调节单元用于输出一可调的电压信号，所述电压调节单元的输出端通过所述电阻R5接地、并通过所述电阻R4连接所述运算放大器U4的输出端，所述运算放大器U4的同相输入端用于获取激光器电源中BUCK拓扑电路的电感电流，所述电阻R4连接所述运算放大器U4输出端的一端连接所述运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端；

所述RS触发器的S端连接所述运算放大器U2的输出端，所述RS触发器的R端连接所述运算放大器U3的输出端。

2.根据权利要求1所述的激光器电源输出电流调节电路，其特征在于，所述外部激励信号处理电路包括运算放大器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10及电阻R11，所述外部激励信号处理电路的输入端用于获取激光器电源外部提供的激励信号并通过所述电阻R7输至所述运算放大器U1的同相输入端，所述运算放大器U1的输出端连接所述运算放大器U3的同相输入端、用于输出所述电压较高的一路信号，所述运算放大器U1的输出端还通过所述电阻R10连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述电阻R10连接所述运算放大器U1的反相输入端的一端还连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端通过所述电阻R8接地，且所述电阻R9的另一端连接电阻R11、通过所述电阻R11输出所述电压较低的一路信号至所述运算放大器U2的反相输入端。

3.根据权利要求1所述的激光器电源输出电流调节电路，其特征在于，所述电压调节单元包括相互串联的电阻R3和可调电阻U5。

4.根据权利要求1所述的激光器电源输出电流调节电路，其特征在于，所述内部激励信号发生电路还包括电阻R1和电阻R2，所述运算放大器U4的同相输入端连接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端通过所述电阻R1接地，所述电阻R2的另一端作为电流输入端用于获取所述激光器电源中BUCK拓扑电路的电感电流。

5.根据权利要求1所述的激光器电源输出电流调节电路，其特征在于，还包括电阻R6，所述运算放大器U4的输出端通过所述电阻R6连接所述运算放大器U2的同相输入端和运算放大器U3的反相输入端。

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