DD291426A5

DD291426A5 - Elektronisch steuerbare stromquelle fuer impulslaser

Info

Publication number: DD291426A5
Application number: DD33666489A
Authority: DD
Inventors: Peter Zacharias; Klaus Busse; Frank Heindoerfer; Achilles Gerrit
Original assignee: Technische Universitaet "Otto Von Guericke",De
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronisch steuerbare Stromquelle fuer Impulslaser mittlerer und groszer Leistung, die fuer elektrotechnische Bearbeitungszwecke angewendet werden. Sie basiert auf einem Reihenschwingkreis und weist einen Netzgleichrichter, einen Puffer, einen Wechselrichter und einen Sekundaergleichrichter auf und ist erfindungsgemaesz dadurch gekennzeichnet, dasz ein taktgesteuerter elektronischer Schalter zur Anregung des Reihenschwingkreises vorhanden ist und dasz weiterhin parallel zum Kondensator des Reihenschwingkreises die Reihenschaltung einer Gleichstromdrossel mit einer Wicklung der Windungszahl N1 und eines Ventils angeordnet ist, wobei die Gleichstromdrossel zusaetzlich eine Entmagnetisierungswicklung der Windungszahl N2 aufweist, die ueber ein weiteres Ventil mit dem bereits genannten Puffer verbunden ist.{Stromquelle, elektronisch steuerbar; Impulslaser; Bearbeitung, elektrotechnologisch; Reihenschwingkreis; Gleichstromdrossel; Entmagnetisierungswicklung}

Description

Anwendungsgebiet dor Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektronisch stouorbaro Stromquelle für Impulslaser mittlerer und großer Leistung, die für elektrotechnologische Bearbeitungszwecke angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Impulslaser werden zunehmend zur Lösung unterschiedlicher Materialbearbeitungsaufgabcn eingesetzt, z. B. zur Beschriftung, Markierung, Fotolithographie u.a.

Um mit hoher Effektivität stabile Ergebnisse erziolon zu können, sind bei hohem Wirkungsgrad der Anregung und hoher Folgefrequenz konstante Impulsenergien zu sichern. Die Stromquellen zur Aufladung der Energiespeicher müssen daher synchronisierbar und kurzschlußfest sein.

In der EP-PS 0067464 wird eine solche nach dem Wechselrichterprinzip arbeitende Stromquelle beschrieben, die eine relativ hohe steuerungstechnischo Stabilität aufweist. Schaltungsbedingt sind der Ansteuerungsaufwand für den Betrieb in Impulslasern hoch und die Robustheit des Gesamtsystems gering.

Eine höhere Wochselrichterfrequenz und damit geringe Transformatormaße bei jedoch immer noch beträchtlichem Schaltungsaufwand an Steuerelektronik und Überwachungseinrichtungen zeichnen solche Lösungen wie aus der DE-PS 261250 aus. Durch die eingesetzten leistungselektronischen Schalter und die Schaltungsprinzipien der oben angeführten Lösungen sind Frequenz und Robustheit der Geräte bei gleichzeitig unbefriedigend hoher Masse und großem Raumbedarf begrenzt. Die Robustheit gegenüber Lastsprüngen und elektromagnetischen Störimpulsen ist jodoch ein wesentlicher Gebrauchswert der Laserstromquelle, da die zu versorgenden Impulslaser eine Quelle erheblicher Störungen darstellen. Dadurch ist der Anwendungsbereich der herkömmlichen Lösungen bezüglich der Stromversorgung von Impulslasern deutlich eingeschränkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine elektronisch steuerbare Stromquelle für Impulslaser zu schaffen, die bei reduziertem Schaltungsaufwand einen erweiterten Anwendungsbereich besitzt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, eine elektronisch steuerbare Stromquelle für Impulslaser zu entwickeln, die mit einer verringerten Anzahl von Bauelementen und erhöhter Wechselrichterfrequenz eine größere Robustheit besitzt und gleichzeitig verringerte Masse sowie kleineren Raumbedarf aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dio auf einom Reihenschwingkreis basierende und einen Netzgleichrichter, einen Puffer, einen Wechselrichter und einen Sokundärgleichrichter aufweisende elektronisch stouorbaro Stromquelle für Impulslaser folgende weitere Merkmale besitzt:

- Es ist ein taktgesteuerter elektronischer Schalter zur Anregung des Reihenschwingkreises, der aus einem Kondensator und einem Transformator zur Lastanpassung gebildet wird, vorhanden.

- Weiterhin ist parallel zum bereits genannten Kondensator die Reihenschaltung einer Gleichstromdrossel mit einer Wicklung der Windungszahl N1 und eines Ventils angefordert, wobei die Gleichstromdrossel zusätzlich eine Entmagnetisierungswicklung der Windungszahl N 2 aufweist, dio über ein weiteres Ventil mit dem bereits genannten Puffer verbunden ist.

Zur Wirkungsweise der Erfindung gehören folgende Zusammenhänge:

Der Reihenschwingkreis wird durch den elektronischen Schalter, der seinerseits von einem Taktgenerator gesteuert wird, periodisch angeregt. In der Sperrphase des Schalters kompensiert die Gleichstromdrossel den Energieverlust des Schwingkreises. Beim Überschreiten einer durch das Verhältnis N1/N 2 der Windungszahlen der Gleichstromdrosselwicklungen festgelegten Kondensatorspannung wird die Energie der Drossel über die Entmagnetisierungswicklung an den Puffer abgegeben.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung liegt darin, daß nur noch ein Schaltor mit einer festen Frequenz angesteuert werden muß. Diesor Schalter kann sowohl als Transistor als auch als Thyristor ausgeführt worden. Durch die erfindungsgomäßo Belastung des Schalters ist bei glolchon Parametern dos Schalters gogonübor herkömmlichen Lösungen dio doppolto Wechselrichterfrequenz erreichbar.

Diese Erhöhung der Frequenz führt im Verein mit der vorringorten Bauelomentezahl zu einor erhoblichon Masse· und Volumenroduzierung. Die oinfacho Schaltungsstruktur sowie die Garantie clsor Schaltorgrenzwerte durch den Lastkrois führen zu einer deutlichen Steigerung der Robustheit dor orfindungsgomäßon elektronisch steuerbaren Stromquelle für Impulslascr.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll im folgendon an oinom Ausführungsboispiol nähor erläutert werden. Dabei zeigt dio zugohörigo Zeichnung die Prinzipschaltung dor erfindungsgemäßen elektronisch stouorbaron Stromquelle für Impulslasor. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Stromquelle ist folgende: Von einem Gleichrichter 1 wird die Notzwechsolspannung in eine Gleichspannung umgewandelt und in einem Puffer 2 geglättet. Kernstück der Stromquelle ist ein Roihenschwingkrois, bestehend aus einem Kondensator 3 als Schwingkreiskapazität, einem Transformator 4 und oinom elektronischen Schaltor 5, der von oinom Taktgenerator 6 angesteuert wird. Der Energieverlust dos Reihonschwingkreisos wird übor oino zwei Wicklungen aufweisende Gloichstromdrossol 7, verbunden mit einem Ventil 8,

periodisch ausgeglichen. Zur Begrenzung der Spannungsbolastung des Schalters 5 bzw. des Kondensators 3 im Start-Stop-

Botrieb wird die überschüssige Energie der Gloichstromdrossol 7 übor das weitere Ventil 9 an den Puffer 2 abgegeben.

Claims

Elektronisch steuerbare Stromquelle für Impulslaser, basierend auf einem Reihenschwingkreis und einen Netzgleichrichter, einen Puffer, einen Wechselrichter und einen Sekundärgleichrichter aufweisend, gekennzeichnet dadurch, daß ein taktgesteuerter elektronischer Schalter (5) zur Anregung des Reihenschwingkreisos, der aus einem Kondensator (3) und einem Transformator (4) zur Lastanpassung gebildet wird, vorhanden ist und daß weiterhin parallel zum bereits genannten Kondensator (3) die Reihenschaltung einer Gleichstromdrossel (7) mit einer Wicklung der Windungszahl N1 und eines Ventils (8) angeordnet ist, wobei die Gleichstromdrossel (7) zusätzlich eine Entmagnetisierungswicklung der Windungszahl N 2 aufweist, die über ein weiteres Ventil (9) mit dem bereits genannten Puffer verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung