JP2549129Y2 - Laser power supply - Google Patents

Laser power supply

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JP2549129Y2
JP2549129Y2 JP1992072571U JP7257192U JP2549129Y2 JP 2549129 Y2 JP2549129 Y2 JP 2549129Y2 JP 1992072571 U JP1992072571 U JP 1992072571U JP 7257192 U JP7257192 U JP 7257192U JP 2549129 Y2 JP2549129 Y2 JP 2549129Y2
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享司 茂呂
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ミヤチテクノス株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、レーザ励起用のランプ
を点灯駆動するためのレーザ電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser power supply for driving a lamp for exciting a laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のレーザ電源装置は、YAGレー
ザ等の固体レーザに用いられている。図3に、従来のこ
の種レーザ電源装置の回路構成を示す。このレーザ電源
装置において、三相入力端子にはたとえば200Vの商
用三相交流(R,S,T)が入力される。入力された商
用三相交流は、三相変圧器100によって、たとえば5
00Vに昇圧される。三相変圧器100で昇圧された三
相交流は、6個のサイリスタSR1 〜SR6 を三相ブリ
ッジ結線してなる三相全波整流回路102に入力され、
ここで直流に変換される。三相全波整流回路102より
出力された直流はリアクトル104を介してコンデンサ
106に所定の充電電圧まで充電される。
2. Description of the Related Art A laser power supply of this type is used for a solid-state laser such as a YAG laser. FIG. 3 shows a circuit configuration of a conventional laser power supply of this type. In this laser power supply, for example, a commercial three-phase alternating current (R, S, T) of 200 V is input to the three-phase input terminal. The input commercial three-phase alternating current is supplied to the three-phase
The voltage is increased to 00V. The three-phase AC boosted by the three-phase transformer 100 is input to a three-phase full-wave rectifier circuit 102 having six thyristors SR1 to SR6 connected in a three-phase bridge,
Here, it is converted to direct current. The DC output from the three-phase full-wave rectifier circuit 102 is charged to a capacitor 106 via the reactor 104 to a predetermined charging voltage.

【0003】このコンデンサ106は、トランジスタ1
08およびダイオード110を介して励起ランプ112
と直列接続されている。コンデンサ106が所定の充電
電圧まで充電されている状態でトランジスタ108がオ
ンすると、コンデンサ106が放電し、その放電電流が
ランプ電流IR として励起ランプ112を流れ、ランプ
112が点灯する。ランプ112が点灯すると、その光
エネルギでYAGロッド114が励起されてレーザ発振
する。レーザ発振によりYAGロッド114の両端面か
ら出射されたレーザ光LBは、出力ミラー116と反射
ミラー118との間で反射を繰り返して増幅ののち、出
力ミラー116を抜けて出力される。
[0003] The capacitor 106 has a transistor 1
08 and the excitation lamp 112 via the diode 110
Are connected in series. When the transistor 108 is turned on while the capacitor 106 is charged to a predetermined charging voltage, the capacitor 106 is discharged, and the discharge current flows through the excitation lamp 112 as the lamp current IR, and the lamp 112 is turned on. When the lamp 112 is turned on, the light energy excites the YAG rod 114 and causes laser oscillation. Laser light LB emitted from both end surfaces of the YAG rod 114 by laser oscillation is repeatedly reflected between the output mirror 116 and the reflection mirror 118, amplified, and then output through the output mirror 116.

【0004】なお、コンデンサ106と並列に、抵抗1
20とトランジスタ122とからなる放電回路が接続さ
れている。この放電回路は、コンデンサ106の充電電
圧が設定値を越えたときに、コンデンサ106を放電さ
せ、充電電圧を設定値まで下げるものである。
A resistor 1 is connected in parallel with the capacitor 106.
A discharge circuit including the transistor 20 and the transistor 122 is connected. This discharge circuit discharges the capacitor 106 when the charge voltage of the capacitor 106 exceeds a set value, and lowers the charge voltage to the set value.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】一般に、この種のレー
ザ電源装置は、レーザ発振部と組み合わさって筐体に収
められ、ユニット型のレーザ装置を構成する。かかる筐
体には、レーザ発振部に冷却水を供給するポンプやタン
ク等の冷却部も収容されるため、レーザ装置ユニット全
体の重量は相当なものになる。上記したような従来のレ
ーザ電源装置においては、変圧器100が特に重く、大
電力用のものでは約200kgにもなる。このように変
圧器100が重いと、それを収容する筐体も頑丈で重く
なり、レーザ装置ユニットの全重量が1トンを越えるこ
ともあった。レーザ装置ユニットがこれほど重いと、移
動させるのも大変であり、また、工場の中二階等に設置
して光ファイバで可搬性のレーザ出射部と接続する場合
には装置ユニットを支える部材および中二階構造を強固
なものにしなければならなかった。
Generally, this type of laser power supply device is housed in a housing in combination with a laser oscillation section to constitute a unit type laser device. Since such a housing also accommodates a cooling unit such as a pump or a tank that supplies cooling water to the laser oscillation unit, the weight of the entire laser device unit becomes considerable. In the conventional laser power supply device as described above, the transformer 100 is particularly heavy, and the transformer 100 weighs approximately 200 kg. When the transformer 100 is heavy as described above, the housing for housing the transformer is also strong and heavy, and the total weight of the laser unit may exceed 1 ton. If the laser device unit is so heavy, it is difficult to move it.If the laser device unit is installed on the mezzanine floor of a factory and connected to a portable laser emitting unit using an optical fiber, the members supporting the device unit and the middle The two-story structure had to be solid.

【0006】本考案は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、軽量小型化を実現し、かつ高い効率でレーザ発
振用の励起ランプを点灯駆動するレーザ電源装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a laser power supply device which realizes a light weight and a small size and drives and drives a pumping lamp for laser oscillation with high efficiency. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の第1のレーザ電源装置は、レーザ媒体に
対してレーザ発振用の光エネルギを照射する励起ランプ
にランプ電流を供給するレーザ電源装置において、商用
交流を直流に変換する第1の整流回路と、前記第1の整
流回路より出力された前記直流を高周波交流に変換する
インバータ回路と、前記インバータ回路より出力された
前記高周波交流を昇圧する変圧器と、前記変圧器の一次
側または二次側の電流を検出する電流検出手段と、前記
電流検出手段より得られる電流測定値に基づいて前記イ
ンバータ回路のスイッチング動作を制御するインバータ
制御手段と、前記変圧器より出力された高周波交流を直
流に変換する第2の整流回路と、前記第2の整流回路か
らみて前記励起ランプと並列に接続され前記第2の整流
回路より出力された直流を充電するコンデンサと、前記
コンデンサの一方の端子と前記励起ランプの一方の端子
との間に接続されたスイッチング素子と前記スイッチン
グ素子のオン・オフを制御する制御手段とを含み、前記
スイッチング素子をオンにして前記コンデンサを放電さ
せ、その放電電流を前記ランプ電流として前記励起ラン
プに供給せしめるコンデンサ放電手段とを具備する構成
とした。
In order to achieve the above object, a first laser power supply device according to the present invention supplies a lamp current to an excitation lamp that irradiates a laser medium with light energy for laser oscillation. A first rectifier circuit that converts commercial AC into DC, an inverter circuit that converts the DC output from the first rectifier circuit into a high-frequency AC, and a power supply that is output from the inverter circuit. A transformer for boosting a high-frequency AC, current detecting means for detecting a primary or secondary current of the transformer, and controlling a switching operation of the inverter circuit based on a current measurement value obtained from the current detecting means. Inverter control means, a second rectifier circuit for converting high-frequency AC output from the transformer into DC, and the excitation circuit as viewed from the second rectifier circuit. A capacitor that is connected in parallel with the pump and charges the DC output from the second rectifier circuit, a switching element connected between one terminal of the capacitor and one terminal of the excitation lamp, and the switching element Control means for controlling on / off of the capacitor, and discharging the capacitor by turning on the switching element, and a capacitor discharging means for supplying the discharge current to the excitation lamp as the lamp current. .

【0008】本考案の第2のレーザ電源装置は、レーザ
媒体に対してレーザ発振用の光エネルギを照射する励起
ランプにランプ電流を供給するレーザ電源装置におい
て、商用交流を直流に変換する第1の整流回路と、前記
第1の整流回路より出力された前記直流を高周波交流に
変換するインバータ回路と、前記インバータ回路より出
力された前記高周波交流を昇圧する変圧器と、前記変圧
器の一次側または二次側の電流を検出する電流検出手段
と、前記電流検出手段より得られる電流測定値に基づい
て前記インバータ回路のスイッチング動作を制御するイ
ンバータ制御手段と、前記変圧器より出力された高周波
交流を直流に変換する第2の整流回路と、前記第2の整
流回路からみて前記励起ランプと直列に接続されたスイ
ッチング素子と前記スイッチング素子のオン・オフを制
御する制御手段とを含み、前記第2の整流回路より出力
された直流を所定のスイッチング動作により所定の波形
に変換して前記ランプ電流として励起ランプに供給せし
めるスイッチング手段とを具備する構成とした。
A second laser power supply device of the present invention is a laser power supply device for supplying a lamp current to an excitation lamp that irradiates a laser medium with light energy for laser oscillation. A rectifier circuit, an inverter circuit for converting the DC output from the first rectifier circuit to a high-frequency AC, a transformer for boosting the high-frequency AC output from the inverter circuit, and a primary side of the transformer. Or a current detecting means for detecting a current on the secondary side, an inverter controlling means for controlling a switching operation of the inverter circuit based on a current measurement value obtained by the current detecting means, and a high-frequency AC output from the transformer. A second rectifier circuit for converting DC to DC, a switching element connected in series with the excitation lamp as viewed from the second rectifier circuit, and Control means for controlling on / off of the switching element, wherein the direct current output from the second rectifier circuit is converted into a predetermined waveform by a predetermined switching operation and supplied to the excitation lamp as the lamp current. .

【0009】[0009]

【作用】第1のレーザ電源装置では、商用交流が第1の
整流回路で直流に変換され、この第1の整流回路より出
力された直流はインバータ回路で高周波交流に変換され
る。そして、インバータ回路より出力された高周波交流
は変圧器で昇圧されてから第2の整流回路で直流に変換
され、第2の整流回路より出力された直流がランプ点灯
用のコンデンサに供給され、コンデンサを充電する。コ
ンデンサが所定の電圧まで充電された後、所定のタイミ
ングでコンデンサ放電手段がコンデンサを放電させるこ
とによって、その放電電流がランプ電流として励起ラン
プに供給され、ランプが点灯する。電流検出手段および
インバータ制御手段によりフイードバック式のスイッチ
ング制御(たとえばPWM制御)でインバータ回路のス
イッチング動作が制御されるため、充電電流が安定かつ
効率よくコンデンサに供給される。変圧器は、高周波交
流を通すものであるため、軽量小型のものでよい。
In the first laser power supply, commercial AC is converted into DC by a first rectifier circuit, and DC output from the first rectifier circuit is converted into high-frequency AC by an inverter circuit. Then, the high-frequency AC output from the inverter circuit is boosted by the transformer and then converted into DC by the second rectifier circuit, and the DC output from the second rectifier circuit is supplied to a lamp lighting capacitor, Charge. After the capacitor is charged to a predetermined voltage, the capacitor discharging means discharges the capacitor at a predetermined timing, whereby the discharge current is supplied to the excitation lamp as a lamp current, and the lamp is turned on. Since the switching operation of the inverter circuit is controlled by the feedback control (for example, PWM control) by the current detection means and the inverter control means, the charging current is supplied to the capacitor stably and efficiently. Since the transformer passes high-frequency alternating current, it may be light and small.

【0010】第2のレーザ電源装置では、商用交流が第
1の整流回路で直流に変換され、この第1の整流回路よ
り出力された直流はインバータ回路で高周波交流に変換
される。そして、インバータ回路より出力された高周波
交流は変圧器で昇圧されてから第2の整流回路で直流に
変換され、第2の整流回路より出力された直流がスイッ
チング手段によって所定の波形に変換されランプ電流と
して励起ランプに供給され、ランプが点灯する。このレ
ーザ電源装置でも、電流検出手段およびインバータ制御
手段によりフイードバック式のスイッチング制御(たと
えばPWM制御)でインバータ回路のスイッチング動作
が制御されるため、ランプ電流が安定かつ効率よく励起
ランプに供給される。また、変圧器は、高周波交流を通
すものであるため、軽量小型のものでよい。
In the second laser power supply, commercial AC is converted into DC by a first rectifier circuit, and DC output from the first rectifier circuit is converted into high-frequency AC by an inverter circuit. Then, the high-frequency AC output from the inverter circuit is boosted by the transformer and then converted into DC by the second rectifier circuit. The DC output from the second rectifier circuit is converted into a predetermined waveform by the switching means, and the lamp is converted to a predetermined waveform. An electric current is supplied to the excitation lamp, and the lamp is turned on. Also in this laser power supply device, the switching operation of the inverter circuit is controlled by the feedback control (for example, PWM control) by the current detection means and the inverter control means, so that the lamp current is supplied to the excitation lamp stably and efficiently. Further, since the transformer passes high-frequency alternating current, it may be light and small.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図1および図2を参照して本考案の実
施例を説明する。図1は、本考案の第1の実施例による
YAGレーザ用のレーザ電源装置の構成を示す。このレ
ーザ電源装置において、三相入力端子10は、6個のダ
イオードD1 〜D6 をブリッジ結線してなる三相全波整
流回路12の入力端子に接続されている。三相全波整流
回路12の出力端子は、平滑用のコンデンサ14を介し
てインバータ回路16の入力端子に接続されている。こ
のインバータ回路16はブリッジ結線された4つのスイ
ッチング・トランジスタTR1 〜TR4 からなり、駆動
回路52からのインバータ駆動信号Fa,Fb に応動して
トランジスタTR1,TR3 とトランジスタTR2,TR4
とが商用周波数よりも十分に高い周波数(たとえば1k
Hz)で交互にオンするように構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of a laser power supply for a YAG laser according to a first embodiment of the present invention. In this laser power supply, a three-phase input terminal 10 is connected to an input terminal of a three-phase full-wave rectifier circuit 12 formed by bridge-connecting six diodes D1 to D6. An output terminal of the three-phase full-wave rectifier circuit 12 is connected to an input terminal of an inverter circuit 16 via a capacitor 14 for smoothing. The inverter circuit 16 comprises four switching transistors TR1 to TR4 connected in a bridge, and the transistors TR1 and TR3 and the transistors TR2 and TR4 in response to the inverter drive signals Fa and Fb from the drive circuit 52.
Are sufficiently higher than the commercial frequency (for example, 1 k
(Hz).

【0012】インバータ回路16の出力端子は変圧器1
8の一次側コイルに接続され、変圧器18の二次側コイ
ルは4個のダイオードD7 〜D10をブリッジ結線してな
る単相全波整流回路20の入力端子に接続されている。
単相全波整流回路20の出力端子はランプ点灯用のコン
デンサ22の両端子に接続されている。このコンデンサ
22は、ランプ点灯用のトランジスタ24およびダイオ
ード26を介して励起ランプ28に直列接続されてい
る。また、コンデンサ22と並列に、抵抗30とトラン
ジスタ32とからなる放電回路が接続されている。励起
ランプ28に隣接してYAGロッド34が配置され、Y
AGロッド34の両端面と対向して出力ミラー36と反
射ミラー38が配置されている。励起ランプ28および
YAGロッド34は、レーザ冷却部(図示せず)からの
冷却水によって冷却される。
The output terminal of the inverter circuit 16 is the transformer 1
8, the secondary coil of the transformer 18 is connected to the input terminal of a single-phase full-wave rectifier circuit 20, which is a bridge connection of four diodes D7 to D10.
The output terminal of the single-phase full-wave rectifier circuit 20 is connected to both terminals of a lamp lighting capacitor 22. This capacitor 22 is connected in series to an excitation lamp 28 via a lamp lighting transistor 24 and a diode 26. Further, a discharging circuit including a resistor 30 and a transistor 32 is connected in parallel with the capacitor 22. A YAG rod 34 is located adjacent to the excitation lamp 28,
An output mirror 36 and a reflection mirror 38 are arranged facing both end surfaces of the AG rod 34. The excitation lamp 28 and the YAG rod 34 are cooled by cooling water from a laser cooling unit (not shown).

【0013】このレーザ電源装置には、上記した各部を
制御する制御部40〜50も設けられている。点灯制御
部40は、コンデンサ22が所定の充電電圧に充電され
ている状態下で、ランプ点灯用トランジスタ24をオン
させ、コンデンサ22を放電させる。コンデンサ22が
放電すると、その放電電流はランプ電流IR として励起
ランプ28を流れ、ランプ28が点灯する。ランプ28
が点灯すると、その光エネルギでYAGロッド34が励
起されてレーザ発振する。レーザ発振によりYAGロッ
ド34の両端面から出射されたレーザ光LBは、出力ミ
ラー36と反射ミラー38との間で反射を繰り返して増
幅ののち、出力ミラー36を抜けて出力される。
The laser power supply unit is also provided with control units 40 to 50 for controlling the above-described units. The lighting control unit 40 turns on the lamp lighting transistor 24 and discharges the capacitor 22 while the capacitor 22 is charged to a predetermined charging voltage. When the capacitor 22 discharges, the discharge current flows through the excitation lamp 28 as the lamp current IR, and the lamp 28 is turned on. Lamp 28
Is turned on, the light energy excites the YAG rod 34 to cause laser oscillation. The laser light LB emitted from both end surfaces of the YAG rod 34 by the laser oscillation is repeatedly reflected between the output mirror 36 and the reflection mirror 38, amplified, and then output through the output mirror 36.

【0014】充電電圧検出回路42は、コンデンサ22
の両端子(両電極)間の電圧つまりコンデンサ充電電圧
を検出し、その電圧検出値を充放電制御部44に与え
る。充放電制御部44は、コンデンサ22の充電電圧が
設定値を越えたときに、ドライブ回路45を通じてトラ
ンジスタ32をオンにして、コンデンサ22を抵抗30
およびトランジスタ32の放電回路に放電させ、充電電
圧を設定値まで下げる。
The charging voltage detecting circuit 42 includes a capacitor 22
, That is, the capacitor charging voltage, and the voltage detection value is given to the charge / discharge control unit 44. When the charge voltage of the capacitor 22 exceeds the set value, the charge / discharge control unit 44 turns on the transistor 32 through the drive circuit 45 and sets the capacitor 22 to the resistance 30
And the discharging circuit of the transistor 32 discharges the charge voltage to the set value.

【0015】変圧器18の一次側回路には、たとえばホ
ールCTからなる電流センサ46が設けられ、この電流
センサ46からの出力信号を基に電流値測定回路48で
一次側電流の測定値が求められる。電流値測定回路48
で得られた電流測定値は充放電制御部44に与えられ
る。
The primary circuit of the transformer 18 is provided with a current sensor 46 composed of, for example, a Hall CT. Based on an output signal from the current sensor 46, a measured value of the primary current is obtained by a current value measuring circuit 48. Can be Current value measurement circuit 48
Is supplied to the charge / discharge control unit 44.

【0016】充放電制御部44は、充電電圧検出回路4
2からの充電電圧検出値に基づいてコンデンサ22を所
定の充電電圧まで充電させるよう充電信号をインバータ
制御部50へ送出する。インバータ制御部50は、充放
電制御部44からの充電信号に応じて、インバータ回路
16に対する高周波数(1kHz)のインバータ制御信
号fa,fb を生成する。駆動回路52は、インバータ制
御部50からのインバータ制御信号fa,fb を増幅して
インバータ駆動信号Fa,Fb とし、インバータ駆動信号
Fa,Fb によってインバータ回路16のトランジスタT
R1 〜TR4 をスイッチング駆動する。さらに、インバ
ータ制御部50は、電流値測定回路48からの電流検出
値に基づいて、コンデンサ22に対する充電電流Ic を
定電流制御によって流すようインバータ制御信号fa,f
b をパルス幅変調するとともに、異常な電流が流れた時
にはスイッチング素子を保護するためにインバータ回路
16の動作を停止させる等の制御を行う。
The charge / discharge control unit 44 includes a charge voltage detection circuit 4
A charge signal is sent to the inverter control unit 50 so as to charge the capacitor 22 to a predetermined charge voltage based on the charge voltage detection value from Step 2. The inverter control unit 50 generates high frequency (1 kHz) inverter control signals fa and fb for the inverter circuit 16 according to the charge signal from the charge / discharge control unit 44. The drive circuit 52 amplifies the inverter control signals fa and fb from the inverter control unit 50 to obtain inverter drive signals Fa and Fb, and the transistor T of the inverter circuit 16 is controlled by the inverter drive signals Fa and Fb.
R1 to TR4 are switched and driven. Further, the inverter control unit 50 controls the inverter control signals fa and f based on the current detection value from the current value measurement circuit 48 so that the charging current Ic for the capacitor 22 flows through the constant current control.
b is subjected to pulse width modulation, and when an abnormal current flows, control such as stopping the operation of the inverter circuit 16 is performed to protect the switching element.

【0017】かかる構成のレーザ電源装置において、入
力端子10より入力された、たとえば200Vの商用三
相交流(R,S,T)は三相全波整流回路12で直流に
変換される。この三相全波整流回路12からの直流はイ
ンバータ回路16によって、たとえば1kHzの高周波
交流に変換され、この高周波交流は変圧器18によっ
て、たとえば500Vまで昇圧ののち整流回路20に入
力されて、ここで直流に変換され、この直流によってコ
ンデンサ22が充電される。変圧器18は、インバータ
回路16からの高周波交流を通すものであるため、高出
力のレーザ発振を行う場合でも軽量小型の変圧器で足り
る。一般には、交流周波数の大きさに反比例して変圧器
の重量は軽くなるとされている。したがって、インバー
タ周波数を1kHzにした場合には、商用交流(50ま
たは60Hz)をそのまま変圧器に通す場合(従来の方
式)と比較して、変圧器の重量を約1/20まで軽量化
することができる。したがって、従来は約200kg重
の変圧器を使用していたものを10数kg重の変圧器で
済ませることができ、電源装置全体ひいてはレーザ装置
全体の大幅な軽量小型化を実現することができ、装置ユ
ニットの移動や設置等が容易となる。
In the laser power supply device having such a configuration, for example, a 200 V commercial three-phase alternating current (R, S, T) input from the input terminal 10 is converted into a direct current by the three-phase full-wave rectifier circuit 12. The DC from the three-phase full-wave rectifier circuit 12 is converted by the inverter circuit 16 into a high-frequency AC of, for example, 1 kHz. The high-frequency AC is boosted to, for example, 500 V by the transformer 18 and then input to the rectifier circuit 20. Is converted to DC, and the DC charges the capacitor 22. Since the transformer 18 passes high-frequency alternating current from the inverter circuit 16, a light and small transformer is sufficient even when performing high-output laser oscillation. Generally, it is considered that the weight of the transformer is reduced in inverse proportion to the magnitude of the AC frequency. Therefore, when the inverter frequency is set to 1 kHz, the weight of the transformer is reduced to about 1/20 as compared with the case where commercial AC (50 or 60 Hz) is passed through the transformer as it is (conventional method). Can be. Therefore, a transformer that used a transformer weighing approximately 200 kg in the past can be replaced with a transformer weighing more than 10 kg, and the entire power supply device, and thus the entire laser device, can be significantly reduced in size and weight. The movement and installation of the device unit are facilitated.

【0018】図2は、第2の実施例によるレーザ電源装
置の構成を示す。図中、図1中のものと同様な構成・機
能を有する部分には同一の符号を付してある。上記した
第1の実施例によるレーザ電源装置は高出力パルスの発
生あるいは繰り返しパルスの発振を行うものであるのに
対し、この第2の実施例によるレーザ電源装置は連続発
振の可能なものである。
FIG. 2 shows a configuration of a laser power supply device according to a second embodiment. In the figure, parts having the same configuration and function as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. While the laser power supply according to the first embodiment generates a high-output pulse or oscillates a repetitive pulse, the laser power supply according to the second embodiment is capable of continuous oscillation. .

【0019】この図2のレーザ電源装置において、単相
全波整流回路20の出力端子は、平滑コンデンサ60、
スイッチング・トランジスタ62、平滑用のコイル6
4,コンデンサ66、およびダイオード68を介して励
起ランプ28の電極端子に接続されている。コイル64
を挟んでコンデンサ66と並列に接続されたダイオード
70はコイル64に蓄積された電磁エネルギを還流させ
るための還流回路を構成している。
In the laser power supply device shown in FIG. 2, the output terminal of the single-phase full-wave rectifier circuit 20 has a smoothing capacitor 60,
Switching transistor 62, coil 6 for smoothing
4, connected to an electrode terminal of the excitation lamp 28 via a capacitor 66 and a diode 68. Coil 64
The diode 70 connected in parallel with the capacitor 66 with the interposed therebetween constitutes a return circuit for returning the electromagnetic energy stored in the coil 64.

【0020】スイッチング・トランジスタ62のベース
には、スイッチング制御部72よりPWM制御信号SA
がスイッチング制御信号として駆動回路74を介して与
えられる。このPWM制御信号SAによってスイッチン
グ・トランジスタ62が高周波でオン・オフ動作するこ
とにより、そのコレクタ端子にはパルス幅変調されたチ
ョッパ波形の直流電流が得られる。このチョッパ波形の
直流電流が平滑用のコイル64およびコンデンサ66を
通ることでパルス幅に応じた包絡線波形の直流電流に変
わり、この直流電流がランプ電流IR としてダイオード
68を介して励起ランプ28に供給される。
The PWM control signal SA from the switching controller 72 is provided at the base of the switching transistor 62.
Is provided as a switching control signal via the drive circuit 74. The switching transistor 62 is turned on and off at a high frequency by the PWM control signal SA, so that a DC current having a pulse width modulated chopper waveform is obtained at its collector terminal. The DC current having the chopper waveform passes through the smoothing coil 64 and the capacitor 66 to be converted into a DC current having an envelope waveform corresponding to the pulse width, and this DC current is supplied to the excitation lamp 28 via the diode 68 as the lamp current IR. Supplied.

【0021】ランプ電流IR が流れる回路には、たとえ
ばトロイダルコイルからなる電流センサ76が設けら
れ、この電流センサ76の出力信号に基づいて電流値測
定回路78がランプ電流IR の電流測定値を求める。ス
イッチング制御部72は、電流値測定回路78からの電
流測定値を受け取り、この電流測定値が予め設定された
基準電流波形に倣うようフィードバック方式でPWM制
御を行う。
A circuit through which the lamp current IR flows is provided with a current sensor 76 composed of, for example, a toroidal coil. Based on an output signal of the current sensor 76, a current value measuring circuit 78 obtains a current measurement value of the lamp current IR. The switching control unit 72 receives the current measurement value from the current value measurement circuit 78, and performs PWM control by a feedback method such that the current measurement value follows a preset reference current waveform.

【0022】このレーザ電源装置においては、入力され
た商用三相交流(R,S,T)を三相全波整流回路12
で直流に変換し、この直流をインバータ回路16によっ
て、たとえば1kHzの高周波交流にいったん変換し、
この高周波交流を変圧器18で昇圧してから単相整流回
路20で直流に変換し、この直流をスイッチンク・トラ
ンジスタ62でPWM制御により任意の波形に制御して
ランプ電流IR として励起ランプ28に供給するように
している。このように、このレーザ電源装置でも、変圧
器18はインバータ回路16からの高周波交流を通すも
のであるため、これを軽量小型の変圧器で構成すること
が可能であり、レーザ電源装置全体ひいてはレーザ装置
全体の大幅な軽量小型化を実現できる。
In this laser power supply device, the input commercial three-phase alternating current (R, S, T) is converted into a three-phase full-wave rectifier circuit 12.
Is converted to a direct current, and this direct current is once converted into a high-frequency alternating current of 1 kHz by the inverter circuit 16, for example.
The high-frequency AC is boosted by the transformer 18 and then converted to DC by the single-phase rectifier circuit 20. This DC is controlled to an arbitrary waveform by PWM control by the switching transistor 62 and is supplied to the excitation lamp 28 as a lamp current IR. I am trying to supply. As described above, also in this laser power supply device, since the transformer 18 passes the high-frequency AC from the inverter circuit 16, it can be constituted by a light and small transformer, and the entire laser power supply device, Significant weight reduction of the whole device can be realized.

【0023】なお、上記した実施例では、三相商用交流
を入力したが、単相商用交流を入力するものでもよい。
また、上記実施例ではPWM制御方式によってインバー
タ制御を行うようにしたが、可変周波数制御方式を用い
てもよい。さらに、スイッチング素子はトランジスタに
限らず、IGBT、FET等でもよい。さらにまた、本
考案の電源装置はYAGレーザに限定されるものではな
く、励起ランプを用いる任意のレーザ装置に適用可能で
ある。
Although the three-phase commercial AC is input in the above-described embodiment, a single-phase commercial AC may be input.
In the above embodiment, the inverter control is performed by the PWM control method, but a variable frequency control method may be used. Further, the switching element is not limited to a transistor, and may be an IGBT, an FET, or the like. Furthermore, the power supply device of the present invention is not limited to the YAG laser, but can be applied to any laser device using an excitation lamp.

【0024】[0024]

【考案の効果】以上説明したように、本考案のレーザ電
源装置によれば、商用交流をいったん直流に変換し、こ
の直流をフィードバック制御方式でスイッチング動作す
るインバータ回路により高周波の交流に変換し、この高
周波交流を変圧器で昇圧してから直流に変換し、この直
流でランプ点灯用のコンデンサあるいはスイッチング手
段を介してランプを点灯駆動するようにしたので、充電
電流あるいはランプ電流を安定かつ効率よく供給すると
ともに、軽量小型の変圧器を用いることが可能であり、
電源装置全体を大幅に軽量小型化することができる。
As described above, according to the laser power supply device of the present invention, the commercial AC is temporarily converted to DC, and this DC is converted into high-frequency AC by an inverter circuit that performs switching operation by a feedback control method. This high-frequency alternating current is boosted by a transformer and then converted to direct current, and the direct current is used to drive the lamp through a lamp lighting capacitor or switching means, so that the charging current or the lamp current can be stabilized and efficiently. Supply and use a lightweight and compact transformer,
The entire power supply can be significantly reduced in weight and size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の第1の実施例によるレーザ電源装置の
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a laser power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本考案の第2の実施例によるレーザ電源装置の
構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a laser power supply device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のレーザ電源装置の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional laser power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 三相全波整流回路 16 インバータ回路 18 変圧器 20 単相全波整流回路 22 ランプ点灯用コンデンサ 24 ランプ点灯用トランジスタ 28 励起ランプ 40 点灯制御部 50 インバータ制御部 62 スイッチング・トランジスタ 72 スイッチング制御部 Reference Signs List 12 three-phase full-wave rectifier circuit 16 inverter circuit 18 transformer 20 single-phase full-wave rectifier circuit 22 lamp lighting capacitor 24 lamp lighting transistor 28 excitation lamp 40 lighting control unit 50 inverter control unit 62 switching transistor 72 switching control unit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−157679(JP,A) 特開 平1−185985(JP,A) 特開 平3−76176(JP,A) 特開 昭63−69428(JP,A) 特開 昭63−157679(JP,A) 特開 平1−223789(JP,A) 特開 平2−140984(JP,A) 特開 平3−16416(JP,A) 特開 平4−56375(JP,A) 特開 平4−234181(JP,A) 特開 昭63−181388(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-63-157679 (JP, A) JP-A-1-185598 (JP, A) JP-A-3-76176 (JP, A) JP-A-63-69428 (JP) JP-A-63-157679 (JP, A) JP-A-1-223789 (JP, A) JP-A-2-140984 (JP, A) JP-A-3-16416 (JP, A) 4-56375 (JP, A) JP-A-4-234181 (JP, A) JP-A-63-181388 (JP, A)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 レーザ媒体に対してレーザ発振用の光エ
ネルギを照射する励起ランプにランプ電流を供給するレ
ーザ電源装置において、 商用交流を直流に変換する第1の整流回路と、 前記第1の整流回路より出力された前記直流を高周波交
流に変換するインバータ回路と、 前記インバータ回路より出力された前記高周波交流を昇
圧する変圧器と、 前記変圧器の一次側または二次側の電流を検出する電流
検出手段と、 前記電流検出手段より得られる電流測定値に基づいて前
記インバータ回路のスイッチング動作を制御するインバ
ータ制御手段と、 前記変圧器より出力された高周波交流を直流に変換する
第2の整流回路と、 前記第2の整流回路からみて前記励起ランプと並列に接
続され、前記第2の整流回路より出力された直流を充電
するコンデンサと、 前記コンデンサの一方の端子と前記励起ランプの一方の
端子との間に接続されたスイッチング素子と前記スイッ
チング素子のオン・オフを制御する制御手段とを含み、
前記スイッチング素子をオンにして前記コンデンサを放
電させ、その放電電流を前記ランプ電流として前記励起
ランプに供給せしめるコンデンサ放電手段とを具備した
ことを特徴とするレーザ電源装置。
1. A laser power supply for supplying a lamp current to an excitation lamp for irradiating a laser medium with light energy for laser oscillation on a laser medium, comprising: a first rectifier circuit for converting commercial AC to DC; An inverter circuit that converts the DC output from the rectifier circuit into a high-frequency AC; a transformer that boosts the high-frequency AC output from the inverter circuit; and detects a primary or secondary current of the transformer. Current detection means; inverter control means for controlling a switching operation of the inverter circuit based on a current measurement value obtained from the current detection means; and second rectifier for converting high-frequency AC output from the transformer into DC. A circuit that is connected in parallel with the excitation lamp as viewed from the second rectifier circuit and charges the DC output from the second rectifier circuit; Includes a capacitor, and a control means for controlling the on and off of the switching elements connected to said switching element between the one terminal of the excitation lamp and one terminal of said capacitor,
A laser power supply device comprising: capacitor discharging means for turning on the switching element to discharge the capacitor and supplying the discharge current to the excitation lamp as the lamp current.
【請求項2】 レーザ媒体に対してレーザ発振用の光エ
ネルギを照射する励起ランプにランプ電流を供給するレ
ーザ電源装置において、 商用交流を直流に変換する第1の整流回路と、 前記第1の整流回路より出力された前記直流を高周波交
流に変換するインバータ回路と、 前記インバータ回路より出力された前記高周波交流を昇
圧する変圧器と、 前記変圧器の一次側または二次側の電流を検出する電流
検出手段と、 前記電流検出手段より得られる電流測定値に基づいて前
記インバータ回路のスイッチング動作を制御するインバ
ータ制御手段と、 前記変圧器より出力された高周波交流を直流に変換する
第2の整流回路と、 前記第2の整流回路からみて前記励起ランプと直列に接
続されたスイッチング素子と前記スイッチング素子のオ
ン・オフを制御する制御手段とを含み、前記第2の整流
回路より出力された直流を所定のスイッチング動作によ
り所定の波形に変換して前記ランプ電流として励起ラン
プに供給せしめるスイッチング手段とを具備したことを
特徴とするレーザ電源装置。
2. A laser power supply for supplying a lamp current to an excitation lamp for irradiating a laser medium with laser light energy to a laser medium, comprising: a first rectifier circuit for converting a commercial alternating current into a direct current; An inverter circuit that converts the DC output from the rectifier circuit into a high-frequency AC; a transformer that boosts the high-frequency AC output from the inverter circuit; and detects a primary or secondary current of the transformer. Current detection means; inverter control means for controlling a switching operation of the inverter circuit based on a current measurement value obtained from the current detection means; and second rectifier for converting high-frequency AC output from the transformer into DC. A switching element connected in series with the excitation lamp as viewed from the second rectifier circuit; and an on / off switch of the switching element. And a switching means for converting the DC output from the second rectifier circuit into a predetermined waveform by a predetermined switching operation and supplying the same as the lamp current to the excitation lamp. Characteristic laser power supply.
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