CN204012697U - 一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，包括防护电路，防护电路主要由顺次连接的压敏电阻、低压降二极管、保险丝、LC滤波电路、TVS管组成，防护电路一端与外部输入电源连接，另一端与板卡使用电源连接，防护电路中TVS管后部还并联有电解电容，LC滤波电路包括顺次连接的滤波电容、共模电感、差模电感、后级滤波电容。本实用新型通过在外部输入电源与板卡使用电源之间增设防护电路，从而可以有效对电源的供电异常进行防护，保护激光控制部分电路不因激光机供电异常而造成损坏；同时具备静电、电快速脉冲群的防护能力，为激光控制器提供安全稳定干净的输入电源；结构简单，适用范围广泛，使用寿命长，便于更换部分损坏元件。

Description

一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构

技术领域

本实用新型涉及激光机内部电源防护领域，具体是指一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构。

背景技术

激光机控制部分由设备内部的开关电压供电，由于已经属于2次侧低压电源，且布线在设备内部，不用考虑由于外部环境导致的雷击浪涌等问题。但是激光机由于其激光电源特殊性，会在激光机内部出现激光闪络、放电等现象。激光电源的输出电压最高可以达到40KV，其放电可能通过机壳等途径对控制部分电源产生影响，导致激光机供电异常，严重甚至会对控制部分造成损坏。因此控制部分电源防护很重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能对激光机内部的控制部分电源进行有效防护，避免激光机供电异常时，对控制部分电源造成损害的应用于激光机内部控制部分电源的防护结构。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，包括防护电路，所述防护电路主要由顺次连接的压敏电阻、低压降二极管、保险丝、LC滤波电路、TVS管组成，所述防护电路一端与外部输入电源连接，另一端与板卡使用电源连接，所述防护电路中TVS管后部还并联有电解电容，所述LC滤波电路包括顺次连接的滤波电容、共模电感、差模电感、以及后级滤波电容。

压敏电阻，是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压嵌位，吸收多余的电流以保护敏感器件。压敏电阻是一种限压型保护器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。在防护电路中的作用是进行大电流的吸收。

低压降二极管是一种低功耗、超高速半导体器件，最显著的特点是反恢复时间极短，其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用，多使用的为肖特基二极管或锗二极管，在防护电路中的作用为防反接二极管。

保险丝也被称为电流保险丝，IEC127标准将它定义为“熔断体”，当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝，那么，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。在防护电路中的作用为过流保护。

LC滤波电路一般为电感、电容和电阻的组合设计，可滤除某一次或多次谐波，在防护电路中的作用为滤除外部电源的干扰。

TVS管又被称为瞬变电压抑制二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同，外形也与普通二极管无异，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*10^-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。在防护电路中的作用为后级抑制瞬态高压，即静电防护。　

电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，并联在TVS管后部能够起到稳压的效果。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述压敏电阻为氧化锌压敏电阻。氧化锌压敏电阻具有，流通容量大（500—20KA）；残压低，抑制过电压能力强；平时漏电电流小（μA数量级）；放电后无续流；响应速度快（毫秒数量级）等优势，故这里优选氧化锌压敏电阻，作为在防护电路中的进行大电流的吸收的压敏电阻，若有使用效果与氧化锌压敏电阻相同或相近的压敏电阻均可选取。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述低压降二极管为肖特基二极管。肖特基二极管利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作而成，是一种热载流子二极管。肖特基二极管是问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安，这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。故这里优选肖特基二极管作为所需的低压降二极管，若有使用效果与肖特基二极管相同或相近的低压降二极管均可选取。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述低压降二极管为锗二极管。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述保险丝为自由恢复保险丝。自恢复保险丝是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，搀加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而自恢复保险丝具有过流过热保护，自动恢复双重功能，故在关于防护电流的过流保护方面，本技术将优先选择自由恢复保险丝用于防护电流的过流保护。

为更好的实现本实用新型，进一步地，所述自由恢复保险丝的型号为1.5A。激光电源的输出电压最高可以达到40KV，其放电对控制部分电源产生影响较大，本技术方案通过多次试验和实践所得，选择型号为1.5A的自由恢复保险丝即可满足对防护电路的过流保护。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过在外部输入电源与板卡使用电源之间增设防护电路，从而可以有效对电源的供电异常进行防护，保护激光控制部分电路不因激光机供电异常而造成损坏；

（2）本实用新型同时具备静电、电快速脉冲群的防护能力，为激光控制器提供安全稳定干净的输入电源；

（3）本实用新型结构简单，适用范围广泛，使用寿命较长，且便于更换部分损坏元件。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图；

图2为本实用新型的防护电路示意图。

其中： RV1—氧化锌压敏电阻，D1—肖特基二极管，F1—自恢复保险丝，Cx1—前滤波电容，Cx2—后滤波电容，L1—共模电感，L2—差模电感，C1—后级滤波电容，D2—瞬态电压抑制二极管，C2—电解电容，R1—电阻。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例的主要结构，如图1所示，包括防护电路，所述防护电路主要由顺次连接的压敏电阻、低压降二极管、保险丝、LC滤波电路、TVS管组成，所述防护电路一端与外部输入电源连接，另一端与板卡使用电源连接，所述防护电路中TVS管后部还并联有电解电容，LC滤波电路包括滤波电容、共模电感、差模电感、以及后级滤波电容。

其中，压敏电阻为氧化锌压敏电阻，低压降二极管为肖特基二极管。

保险丝为自由恢复保险丝，且其型号为1.5A。

具体的防护电路，如图2所示，在输入最前端的RV1为氧化锌压敏电阻，在浪涌发生时吸收大电流，将电压钳位到一个较低值。D1为肖特基二极管，在防反接的同时，能够对负向浪涌进行防护，使得板卡后级元器件不承受反向电压。F1为自由恢复保险丝，保险丝的保护电流可根据不同负载进行选择，保险丝在电路过流时切断电源，保护电路。R1和后级电容构成RC滤波电路，Cx1、L1、Cx2构成π型滤波电路，L2和C1构成LC滤波电路，根据不同环境调节滤波参数，滤除电源中的干扰杂波，使得后级电源更加干净。D2为瞬态电压抑制二极管，它反应时间较短，应对瞬态高压能够有效防护。C2为容值较大的电解电容，除了滤除杂波，还能对电压的突变起到一定抑制作用，使输入到后级的电压更加稳定。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上使用锗二极管作为低压降二极管，串联在防护电路中，对防护电路起到防反接二极管的作用，本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不做赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：包括防护电路，所述防护电路主要由顺次连接的压敏电阻、低压降二极管、保险丝、LC滤波电路、TVS管组成，所述防护电路一端与外部输入电源连接，另一端与板卡使用电源连接，所述防护电路中TVS管后部还并联有电解电容，所述LC滤波电路包括顺次连接的滤波电容、共模电感、差模电感、以及后级滤波电容。

2.根据权利要求1所述的一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：所述压敏电阻为氧化锌压敏电阻。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：所述低压降二极管为肖特基二极管。

4.根据权利要求1或2所述的一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：所述低压降二极管为锗二极管。

5.根据权利要求1或2所述的一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：所述保险丝为自由恢复保险丝。

6.根据权利要求5所述的一种应用于激光机内部控制部分电源的防护结构，其特征在于：所述自由恢复保险丝的型号为1.5A。