JP2002208747A - Power source for laser oscillators - Google Patents
Power source for laser oscillatorsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばワークに
レーザ加工を行うのに使用されるレーザ発振器のレーザ
発振器用電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for a laser oscillator, for example, used for performing laser processing on a work.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えばワークにレーザ加工を行う
のに使用される高周波放電励起によるＣＯ２レーザ発振
器のレーザ発振器用電源装置の構成としては、電力をコ
ントロールするためのＤＣ／ＤＣコンバータと、その電
力を高周波に変換するための高周波インバータ、および
放電負荷に電力を効率よく注入しかつ昇圧するためのマ
ッチング回路からなっているのが普通である。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a DC / DC converter for controlling electric power includes a power supply device for a laser oscillator of a CO 2 laser oscillator using a high-frequency discharge excitation used for performing laser processing on a work. Usually, it is composed of a high frequency inverter for converting the power to a high frequency, and a matching circuit for efficiently injecting the power into the discharge load and boosting the power.
【０００３】通常の低周波インバータ例えばＡＣサーボ
アンブであるならば、周波数が低いがゆえにインバータ
のスイッチング素子自体によりＰＷＭ（Ｐｕｌｓ ｗｉ
ｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）を行っ
てパワーのコントロールを行っている。In the case of a normal low-frequency inverter, for example, an AC servo amplifier, the PWM (Pulse Wiring) is performed by the switching element itself of the inverter because of the low frequency.
Power control is performed by performing dth modulation (pulse width modulation).
【０００４】但し、高周波インバータにおいては、スイ
ッチング周波数自体が高いため、ＰＷＭを行うのは困難
である。そのため、高周波インバータではパワーのコン
トロールができず、その前段にＤＣ／ＤＣコンバータが
必要となっている。However, in a high-frequency inverter, it is difficult to perform PWM because the switching frequency itself is high. For this reason, power cannot be controlled by the high-frequency inverter, and a DC / DC converter is required at the preceding stage.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレー
ザ発振器用電源装置において、パワーをコントロールす
るＤＣ／ＤＣコンバータと高周波にする高周波インバー
タには、それぞれスイッチング素子がある。この各々の
スイッチング素子からは、スイッチング損失や、ＯＮ損
失が発生し、熱を発生させている。これはすなわち電源
の効率を下げているからに他ならない。In a conventional power supply device for a laser oscillator, a DC / DC converter for controlling power and a high-frequency inverter for generating a high frequency have respective switching elements. Each of the switching elements generates a switching loss and an ON loss, and generates heat. This is because power efficiency is reduced.
【０００６】さらに、スイッチング素子が２つ必要なば
かりか、駆動する回路等がそれぞれ必要であるため、コ
スト、信頼性、電源の大きさ等に不利を生じている。Further, not only two switching elements are required, but also a driving circuit and the like are required, respectively, and disadvantages are caused in cost, reliability, size of a power supply, and the like.
【０００７】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータをな
くし、高周波インバータのみでパワーをコントロールす
ることにより、効率を上げ、コストを下げ、さらにレー
ザ発振器自体の大きさを小さくできるようにしたレーザ
発振器用電源装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to eliminate DC / DC converters and control power only with a high-frequency inverter, thereby increasing efficiency, reducing costs, and further reducing the cost. It is an object of the present invention to provide a laser oscillator power supply device capable of reducing the size of the laser oscillator itself.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザ発振器用電源装置
は、商用電源を整流平滑して直流を作り出す整流回路
と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可せしめ
るパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周
波インバータと、この高周波インバータで得られた交流
電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発振器に
おける放電空間との間のインピーダンスを変換し、かつ
昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波インバー
タを動作させたり、停止させたりすべく高周波インバー
タを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に駆動指令
を与える駆動指令部と、前記マッチング回路の電流が完
全にＯＦＦになるまで、マッチング回路に流れる電流を
監視する電流監視部と、で構成されていることを特徴と
するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator power supply device for rectifying and smoothing a commercial power supply to produce a direct current, and a rectifier circuit formed by the rectifier circuit. A high-frequency inverter configured with a full-bridge power MOS-FET for applying a direct-current voltage, and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to convert the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. A matching circuit for boosting, a driving circuit for driving the high-frequency inverter to operate or stop the high-frequency inverter, a driving command unit for giving a driving command to the driving circuit, and a current for the matching circuit. A current monitoring unit that monitors the current flowing through the matching circuit until is completely turned off. In which it characterized in that it is configured.
【０００９】したがって、整流回路で商用電源が整流平
滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳーＦＥＴ
をフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印
可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令
が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータ
で得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。この
マッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器に
おける放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ
昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電
される。その結果、電流監視部において、マッチング回
路に流れる電流を監視し、前記マッチング回路の電流が
完全にＯＦＦになってから、前記駆動指令部を作動させ
て駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるよ
うにすることにより、レーザの光出力が自由にコントロ
ールされる。Therefore, after a rectifier circuit rectifies and smoothes a commercial power supply to produce a direct current, the power MOS-FET
Flows to a high-frequency inverter composed of a full bridge and is applied. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the current monitoring unit, the current flowing in the matching circuit is monitored, and after the current of the matching circuit is completely turned off, the drive command unit is operated to determine the ratio between the ON time and the OFF time of the drive command. By changing it, the light output of the laser can be freely controlled.
【００１０】請求項２によるこの発明のレーザ発振器用
電源装置は、商用電源を整流平滑して直流を作り出す整
流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可
せしめるパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成し
た高周波インバータと、この高周波インバータで得られ
た交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発
振器における放電空間との間のインピーダンスを変換
し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波
インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波
インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に
駆動指令を与える駆動指令部と、前記高周波インバータ
が壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を監視する
休止タイマー部と、で構成されていることを特徴とする
ものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a power supply device for a laser oscillator, comprising: a rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power supply to generate a direct current; and a power MOS-FET for applying a direct current voltage generated by the rectifier circuit. A high-frequency inverter configured by: a high-frequency inverter, the AC power obtained by the high-frequency inverter is transmitted, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and a matching circuit for boosting the; A drive circuit for driving the high-frequency inverter to operate or stop the power supply, a drive command unit for giving a drive command to the drive circuit, and a pause for monitoring the time until the current drops to such an extent that the high-frequency inverter is not broken. And a timer unit.
【００１１】したがって、整流回路で商用電源が整流平
滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳーＦＥＴ
をフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印
可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令
が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータ
で得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。この
マッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器に
おける放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ
昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電
される。その結果、休止タイマー部において、高周波イ
ンバータが壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を
監視し、前記マッチング回路の電流が高周波インバータ
が壊れない程度までの電流になることを見計らってか
ら、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間と
ＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることにより、レ
ーザの光出力が自由にコントロールされる。Therefore, after the rectifier circuit rectifies and smoothes the commercial power supply to produce a direct current, the power MOS-FET
Flows to a high-frequency inverter composed of a full bridge and is applied. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the pause timer unit, the time until the current drops to the extent that the high-frequency inverter does not break is monitored, and after the current of the matching circuit is estimated to be the current that does not break the high-frequency inverter, By operating the command unit to change the ratio of the ON time to the OFF time of the drive command, the light output of the laser can be freely controlled.
【００１２】請求項３によるこの発明のレーザ発振器用
電源装置は、商用電源を整流平滑して直流を作り出す整
流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可
せしめるパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成し
た高周波インバータと、この高周波インバータで得られ
た交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発
振器における放電空間との間のインピーダンスを変換
し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波
インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波
インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に
駆動指令を与える駆動指令部と、電流が位相遅れ状態に
なるまでマッチング回路に流れる電流を監視する電流監
視部と、で構成されていることを特徴とするものであ
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator power supply apparatus comprising: a rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power supply to generate a direct current; and a power MOS-FET for applying the direct current voltage generated by the rectifier circuit. A high-frequency inverter configured by: a high-frequency inverter, the AC power obtained by the high-frequency inverter is transmitted, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and a matching circuit for boosting the; Drive circuit for driving a high-frequency inverter to operate and stop the power supply, a drive command section for giving a drive command to the drive circuit, and a current monitor for monitoring a current flowing through the matching circuit until the current is in a phase delay state And a unit.
【００１３】したがって、整流回路で商用電源が整流平
滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳーＦＥＴ
をフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印
可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令
が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータ
で得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。この
マッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器に
おける放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ
昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電
される。その結果、電流監視部において、電流が位相遅
れ状態になるまでマッチング回路に流れる電流を監視
し、前記マッチング回路の電流が電流が位相遅れ状態に
なってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯ
Ｎ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることに
より、レーザの光出力が自由にコントロールされる。Therefore, after the rectifier circuit rectifies and smoothes the commercial power supply to produce a direct current, the power MOS-FET
Flows to a high-frequency inverter composed of a full bridge and is applied. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the current monitoring unit, the current flowing in the matching circuit is monitored until the current is in a phase delay state, and after the current in the matching circuit is in the phase delay state, the drive command unit is operated to drive the current. Command O
By changing the ratio between the N time and the OFF time, the laser light output can be freely controlled.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１５】図１を参照するに、レーザ発振器用電源装
置１は、商用電源３を整流平滑して直流を作り出す整流
回路５を備えており、この整流回路５で作り出された直
流電圧を印可せしめる複数のパワーＭＯＳーＦＥＴ７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄをフルブリッジで構成した高周波
インバータ７と、この高周波インバータ７で得られた交
流電力が送られ、前記高周波インバータ７とレーザ発振
器ＬＨにおける電極Ａ、Ｂで形成される放電空間Ｃとの
間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッ
チング回路９と、前記高周波インバータ７を動作させた
り、停止させたりすべく高周波インバータ７を駆動せし
める駆動回路１１と、この駆動回路１１に駆動指令を与
える駆動指令部１３と、例えば前記マッチング回路９の
電流が完全にＯＦＦになるまで、マッチング回路１１に
流れる電流を監視する電流監視部１５と、で構成されて
いる。Referring to FIG. 1, a power supply device 1 for a laser oscillator includes a rectifier circuit 5 for rectifying and smoothing a commercial power supply 3 to produce a direct current. The dc voltage generated by the rectifier circuit 5 is applied. Multiple power MOS-FET7
A, 7B, 7C, 7D is constituted by a high-frequency inverter 7 constituted by a full bridge, and the AC power obtained by the high-frequency inverter 7 is transmitted, and a discharge formed by the high-frequency inverter 7 and the electrodes A, B of the laser oscillator LH. A matching circuit 9 for converting the impedance between the space C and boosting the impedance; a driving circuit 11 for driving the high-frequency inverter 7 to operate or stop the high-frequency inverter 7; And a current monitoring unit 15 that monitors the current flowing through the matching circuit 11 until the current of the matching circuit 9 is completely turned off, for example.
【００１６】前記複数のパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ａ、７
Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、駆動回路１１によって駆動信号が与
えられ、ＯＮ／ＯＦＦを行う。通常、パワーＭＯＳーＦ
ＥＴ７ＡとパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ｄ同士、パワーＭＯ
ＳーＦＥＴ７ＢとパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ｃ同士が同時
にＯＮ／ＯＦＦし、且つたすき掛け状の動作を繰り返す
ことによってマッチング回路１１に高周波の交流電力を
送るようになっている。前記駆動回路１１には外部から
の駆動指令部１３より駆動指令（ＯＮ／ＯＦＦ信号）が
入力される。この信号は高周波インバータ７を動作させ
るか、停止させるかの信号であり、駆動回路１１はこの
信号により各々のパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７
Ｃ、７Ｄをコントロールさせる。The plurality of power MOS-FETs 7A, 7
B, 7C, and 7D are supplied with a drive signal by the drive circuit 11 and are turned ON / OFF. Normally, power MOS-F
ET7A and power MOS-FET7D, power MO
The S-FET 7B and the power MOS-FET 7C are turned ON / OFF at the same time, and repeat a cross-like operation to send high-frequency AC power to the matching circuit 11. A drive command (ON / OFF signal) is input to the drive circuit 11 from a drive command unit 13 from the outside. This signal is a signal as to whether the high-frequency inverter 7 is operated or stopped, and the driving circuit 11 uses this signal to output power MOS-FETs 7A, 7B, 7
Control C, 7D.
【００１７】前記マッチング回路１１は高周波インバー
タ７とレーザ発振器ＬＨにおける電極Ａ、Ｂで形成され
る放電空間Ｃとの間のインピーダンスを変換し、かつ昇
圧するための回路で、図１の構成は定電圧型であり、高
周波インバータ７にはサインカーブ状の電流が流れるも
のである。The matching circuit 11 is a circuit for converting the impedance between the high-frequency inverter 7 and the discharge space C formed by the electrodes A and B in the laser oscillator LH, and for boosting the impedance. It is a voltage type, and a sine-curve current flows through the high-frequency inverter 7.
【００１８】定電圧型の高周波インバータ７の場合、パ
ワーＭＯＳーＦＥＴ７ＡとパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ｂが
同時にＯＮしてしまうと短絡電流が流れＦＥＴが破損し
てしまうので、通常パワーＭＯＳーＦＥＴ７Ａとパワー
ＭＯＳーＦＥＴ７ＢがＯＦＦしている時間（デットタイ
ム）を設けるのが普通となっている。In the case of the high-frequency inverter 7 of the constant voltage type, if the power MOS-FET 7A and the power MOS-FET 7B are simultaneously turned on, a short-circuit current flows and the FET is damaged. Usually, a time (dead time) during which the FET 7B is OFF is provided.
【００１９】図１における駆動指令部１３の駆動指令と
各々のパワーＭＯＳーＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは
図２に示した動作チャートのごとく動作される。そし
て、駆動指令をＯＮ／ＯＦＦさせると図３、図４に示す
ごとくマッチング回路１１に流れる電流が変化し、すな
わち放電空間Ｃへの注入電力が変化する。図３は駆動指
令のデュティ（ＤＵＴＹ）の低いとき、出力レーザパワ
ーが低い状態を、図４は駆動指令のデュティ（ＤＵＴ
Ｙ）の高いとき、出力レーザパワーが大の状態を示すも
のである。The drive command of the drive command section 13 in FIG. 1 and the respective power MOS-FETs 7A, 7B, 7C, 7D are operated as shown in the operation chart of FIG. When the drive command is turned ON / OFF, the current flowing through the matching circuit 11 changes as shown in FIGS. 3 and 4, that is, the power injected into the discharge space C changes. FIG. 3 shows a state where the output laser power is low when the drive command duty (DUTY) is low, and FIG.
When Y) is high, it indicates that the output laser power is large.
【００２０】しかし、放電空間Ｃに電力を注入してから
の、レーザ光の出力応答は一般に数百μＳ程の時間がか
かる。駆動指令をこの応答速度よりも遙かに高い周期
（数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）でＯＮ／ＯＦＦを繰り返せ
ば、レーザ光の出力は駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間
との比（ＤＵＴＹ）で規定されたみかけ上一定の出力と
なる。休止タイマー部１７は、駆動指令のＯＮ／ＯＦＦ
間の時間の最小値ｔ△を規定する。However, the output response of the laser beam after the power is injected into the discharge space C generally takes several hundred μS. If the drive command is repeatedly turned on / off at a period (several tens of kHz to several hundreds of kHz) much higher than the response speed, the output of the laser beam is represented by a ratio (DUTY) between the ON time and the OFF time of the drive command. The specified apparently constant output is obtained. The pause timer unit 17 turns on / off the drive command.
The minimum value of the time between is defined.
【００２１】よって、通常の低周波インバータのように
ＦＥＴのそれぞれの時間の比を変化させるＰＷＭではな
く、インバータを動作させるか休止させるかの変化をさ
せることにより（駆動指令のＤＵＴＹを変化させること
により）高周波インバータ７であっても、インバータ自
体でレーザの光出力を変化させることが可能となる。Therefore, instead of the PWM for changing the time ratio of each FET as in a normal low-frequency inverter, it is possible to change the duty of the drive command (by changing the duty of the drive command). Accordingly, even with the high-frequency inverter 7, the optical output of the laser can be changed by the inverter itself.
【００２２】しかし、ただ単に駆動指令をＯＮ／ＯＦＦ
させたのでは高周波インバータ７に重大なダメージを及
ぼすことになる。通常、インバータが動作し始めてか
ら、マッチング回路１１が完全に共振し安定するまでに
１０サイクル前後が必要である。同様に、インバータが
休止してからマッチング回路１１の電流がゼロになるま
でも１０サイクル前後の時間がかかる。However, the drive command is simply turned on / off.
If this is done, the high frequency inverter 7 will be seriously damaged. Usually, it takes about 10 cycles from the start of operation of the inverter to the complete resonance and stabilization of the matching circuit 11. Similarly, it takes about 10 cycles after the inverter stops operating until the current of the matching circuit 11 becomes zero.
【００２３】定電圧型の高周波インバータ７において
は、図５に例１、例２で示されているように、デットタ
イムが終了してから電流の向きが変化するのなら安全に
動作し（電流の位相遅れ状態）、高周波インバータ７は
破損しないが、図６に例３、例４で示されているよう
に、デットタイムが終了する以前に電流の向きが変化す
ると（位相進み状態）、ＦＥＴに寄生されているダイオ
ードがもつ逆回復時間により、高周波インバータ７に上
下短絡の電流がながれてしまい、ＦＥＴを破損してしま
う。The constant-voltage high-frequency inverter 7 operates safely if the current direction changes after the dead time ends, as shown in Examples 1 and 2 in FIG. Although the high-frequency inverter 7 is not damaged, but the direction of current changes before the end of the dead time (phase advance state) as shown in Examples 3 and 4 in FIG. Due to the reverse recovery time of the parasitic diode, a short-circuit current flows through the high-frequency inverter 7 and the FET is damaged.
【００２４】したがって、高周波インバータ７が休止
し、マッチング回路１１の電流がゼロになる前に再度駆
動指令を入力し、高周波インバータ７を動作させてしま
うと、位相進み状態となり高周波インバータ７を破損し
てしまう可能性がある。Therefore, if the high-frequency inverter 7 is stopped and a driving command is input again before the current of the matching circuit 11 becomes zero and the high-frequency inverter 7 is operated, the phase is advanced and the high-frequency inverter 7 is damaged. Could be
【００２５】よって、駆動指令はマッチング回路１１の
電流がゼロになるまで待った後にＯＮすることにする。
すなわち、駆動指令には最低ある一定時間のＯＦＦ時間
を設けておくことにすれば、高周波インバータ７は破損
することなく動作し、かつ駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ
時間の比を調整することによって、電力のコントロール
をすることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ
をなくし、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発
振器自体の大きさを小さくすることができる。Therefore, the drive command is turned on after waiting until the current of the matching circuit 11 becomes zero.
That is, if the drive command is provided with at least a certain fixed OFF time, the high-frequency inverter 7 operates without being damaged, and the ON time and the OFF time of the drive command are maintained.
The power can be controlled by adjusting the time ratio. As a result, a DC / DC converter can be eliminated, efficiency can be increased, cost can be reduced, and the size of the laser oscillator itself can be reduced.
【００２６】前記実施の形態では、駆動指令はマッチン
グ回路１１の電流がゼロになるまで待った後にＯＮする
ことにしたが、仮に位相進み状態であってもパワーＭＯ
ＳーＦＥＴに流れる電流が小さければ破損することはな
い。よって、電流が完全にゼロになるまで待たなくて
も、仮に位相進み状態であっても、高周波インバータ７
が壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を休止タイ
マー部１７で監視し、駆動指令をＯＮにするのを待てば
良く、この場合にも同様の効果を有するものである。In the above embodiment, the drive command is turned on after waiting for the current of the matching circuit 11 to become zero.
If the current flowing through the S-FET is small, it will not be damaged. Therefore, even if it is not necessary to wait until the current becomes completely zero, and if the phase is advanced,
The pause timer 17 monitors the time until the current falls to such an extent that does not break, and waits until the drive command is turned ON. In this case, the same effect is obtained.
【００２７】また、単純に駆動指令をＯＮにするのをマ
ッチング回路１１の電流がゼロになるまで待って（ＯＦ
Ｆ時間を規定以上保って）行うのでなく、マッチング回
路１１に流れる電流を電流監視部１５で監視し、電流が
位相遅れ状態になるようなタイミングで駆動信号をＯＮ
にしても良く、この場合にも同様の効果を有するもので
ある。Further, it simply waits until the current of the matching circuit 11 becomes zero until the drive command is turned on (OF).
Instead of performing the above operation, the current flowing in the matching circuit 11 is monitored by the current monitoring unit 15 and the drive signal is turned on at a timing such that the current is in a phase delay state.
In this case, a similar effect can be obtained.
【００２８】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他
の態様で実施し得るものである。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be embodied in other modes by making appropriate changes.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、整流回
路で商用電源が整流平滑されて直流が作り出された後、
パワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波
インバータへ流れて印可される。そして、駆動指令部か
ら駆動回路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作
して高周波インバータで得られた交流電力がマッチング
回路へ送られる。このマッチング回路では高周波インバ
ータとレーザ発振器における放電空間との間のインピー
ダンスが変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における
放電空間との間で放電される。その結果、電流監視部に
おいて、マッチング回路に流れる電流を監視し、前記マ
ッチング回路の電流が完全にＯＦＦになってから、前記
駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時
間の比を変化させるようにすることにより、レーザの光
出力を自由にコントロールせしめることができる。その
結果、ＤＣ／ＤＣコンバータをなくし、効率を上げ、コ
ストを下げ、さらにレーザ発振器自体の大きさを小さく
することができる。As can be understood from the above description of the embodiments of the present invention, according to the first aspect of the present invention, after the rectification circuit rectifies and smoothes the commercial power supply to generate DC,
The power MOS-FET is applied to a high-frequency inverter constituted by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the current monitoring unit, the current flowing in the matching circuit is monitored, and after the current of the matching circuit is completely turned off, the drive command unit is operated to determine the ratio between the ON time and the OFF time of the drive command. By changing it, the light output of the laser can be freely controlled. As a result, a DC / DC converter can be eliminated, efficiency can be increased, cost can be reduced, and the size of the laser oscillator itself can be reduced.
【００３０】請求項２の発明によれば、整流回路で商用
電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭ
ＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバー
タへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回
路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周
波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送
られる。このマッチング回路では高周波インバータとレ
ーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが
変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間
との間で放電される。その結果、休止タイマー部におい
て、高周波インバータが壊れない程度まで電流が下がる
までの時間を監視し、前記マッチング回路の電流が高周
波インバータが壊れない程度までの電流になることを見
計らってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令の
ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすること
により、レーザの光出力を自由にコントロールせしめる
ことができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータをなく
し、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発振器自
体の大きさを小さくすることができる。According to the second aspect of the present invention, after the commercial power supply is rectified and smoothed by the rectification circuit to generate a direct current, the power M
The OS-FET is applied to the high-frequency inverter configured by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the pause timer unit, the time until the current drops to the extent that the high-frequency inverter does not break is monitored, and after the current of the matching circuit is estimated to be the current that does not break the high-frequency inverter, By operating the command unit to change the ratio of the ON time and the OFF time of the drive command, the light output of the laser can be freely controlled. As a result, a DC / DC converter can be eliminated, efficiency can be increased, cost can be reduced, and the size of the laser oscillator itself can be reduced.
【００３１】請求項３の発明によれば、整流回路で商用
電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭ
ＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバー
タへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回
路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周
波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送
られる。このマッチング回路では高周波インバータとレ
ーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが
変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間
との間で放電される。その結果、電流監視部において、
電流が位相遅れ状態になるまでマッチング回路に流れる
電流を監視し、前記マッチング回路の電流が電流が位相
遅れ状態になってから、前記駆動指令部を作動させて駆
動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるように
することにより、レーザの光出力を自由にコントロール
せしめることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバー
タをなくし、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ
発振器自体の大きさを小さくすることができる。According to the third aspect of the present invention, after the commercial power supply is rectified and smoothed by the rectifier circuit to generate a direct current, the power M
The OS-FET is applied to the high-frequency inverter configured by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and the AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the current monitoring unit,
The current flowing in the matching circuit is monitored until the current is in the phase delay state. After the current in the matching circuit is in the phase delay state, the drive command section is operated to determine the ON time and the OFF time of the drive command. By changing the ratio, the optical output of the laser can be freely controlled. As a result, a DC / DC converter can be eliminated, efficiency can be increased, cost can be reduced, and the size of the laser oscillator itself can be reduced.
【図１】この発明のレーザ発振器用電源装置を説明する
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a power supply device for a laser oscillator according to the present invention.
【図２】レーザ発振器用電源装置の動作を説明する動作
フローチャート図である。FIG. 2 is an operation flowchart illustrating the operation of the power supply device for a laser oscillator.
【図３】駆動指令のＤＵＴＹが低いときの動作を説明す
る説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an operation when a drive command DUTY is low.
【図４】駆動指令のＤＵＴＹが高いときの動作を説明す
る説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation when a drive command DUTY is high.
【図５】位相遅れ状態の動作を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation in a phase delay state.
【図６】位相進み状態の動作を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an operation in a phase advance state.
１ レーザ発振器用電源装置 ３ 商用電源 ５ 整流回路 ７ 高周波インバータ ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ パワーＭＯＳーＦＥＴ ９ マッチング回路 １１ 駆動回路 １３ 駆動指令部 １５ 電源監視部 １７ 休止タイマー部 Reference Signs List 1 power supply device for laser oscillator 3 commercial power supply 5 rectifier circuit 7 high-frequency inverter 7A, 7B, 7C, 7D power MOS-FET 9 matching circuit 11 drive circuit 13 drive command unit 15 power supply monitor unit 17 pause timer unit
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F071 GG02 GG09 HH07 JJ01 5H007 AA05 CA02 CB04 CB05 CC03 DA05 DB01 DC02 5H790 BA02 BB08 BB15 CC02 DD06 EA02 EA07 EA16 EB03 EB06Continued on the front page F term (reference) 5F071 GG02 GG09 HH07 JJ01 5H007 AA05 CA02 CB04 CB05 CC03 DA05 DB01 DC02 5H790 BA02 BB08 BB15 CC02 DD06 EA02 EA07 EA16 EB03 EB06
Claims (3)
整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印
可せしめるパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成
した高周波インバータと、この高周波インバータで得ら
れた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ
発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換
し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波
インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波
インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に
駆動指令を与える駆動指令部と、前記マッチング回路の
電流が完全にＯＦＦになるまで、マッチング回路に流れ
る電流を監視する電流監視部と、で構成されていること
を特徴とするレーザ発振器用電源装置。1. A rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power supply to produce a direct current, a high-frequency inverter comprising a full-bridge power MOS-FET for applying a direct-current voltage produced by the rectifier circuit, and a high-frequency inverter obtained by the high-frequency inverter. A matching circuit for converting the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and boosting the high-frequency inverter, and a high-frequency inverter for operating and stopping the high-frequency inverter , A drive command unit for giving a drive command to the drive circuit, and a current monitoring unit for monitoring the current flowing in the matching circuit until the current of the matching circuit is completely turned off. A power supply device for a laser oscillator.
整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印
可せしめるパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成
した高周波インバータと、この高周波インバータで得ら
れた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ
発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換
し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波
インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波
インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に
駆動指令を与える駆動指令部と、前記高周波インバータ
が壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を監視する
休止タイマー部と、で構成されていることを特徴とする
レーザ発振器用電源装置。2. A rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power supply to produce a direct current, a high-frequency inverter having a full-bridge power MOS-FET for applying a direct-current voltage produced by the rectifier circuit, and a high-frequency inverter obtained by the high-frequency inverter. A matching circuit for converting the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and boosting the high-frequency inverter, and a high-frequency inverter for operating and stopping the high-frequency inverter , A drive command unit for giving a drive command to the drive circuit, and a pause timer unit for monitoring the time until the current decreases to such an extent that the high-frequency inverter is not broken. Power supply device for a laser oscillator.
整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印
可せしめるパワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成
した高周波インバータと、この高周波インバータで得ら
れた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ
発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換
し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波
インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波
インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に
駆動指令を与える駆動指令部と、電流が位相遅れ状態に
なるまでマッチング回路に流れる電流を監視する電流監
視部と、で構成されていることを特徴とするレーザ発振
器用電源装置。3. A rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power supply to generate a direct current, a high-frequency inverter including a full-bridge power MOS-FET for applying a direct-current voltage generated by the rectifier circuit, and a high-frequency inverter obtained by the high-frequency inverter. A matching circuit for converting the impedance between the high-frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and boosting the high-frequency inverter, and a high-frequency inverter for operating and stopping the high-frequency inverter , A drive command unit that gives a drive command to the drive circuit, and a current monitoring unit that monitors the current flowing through the matching circuit until the current is in a phase delay state. Power supply for laser oscillator.
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|---|---|---|---|
| JP2001001107A JP4580560B2 (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Power supply for laser oscillator |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100452767B1 (en) * | 2002-10-24 | 2004-10-14 | 월드탑텍(주) | Sine wave generator and uninterruptible power supply system using said sine wave generator |
| CN100414790C (en) * | 2006-03-30 | 2008-08-27 | 张建良 | Power supply device for cathode-anode of overflow laser and method for power supplying to cathod-anode of multi-channel laser using the device |
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2001
- 2001-01-09 JP JP2001001107A patent/JP4580560B2/en not_active Expired - Fee Related
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