JP3831041B2 - 高周波放電ガスレーザの電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は高周波放電ガスレーザの電源装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波放電ガスレーザの電源装置は、一般に図３に示すような構成になっている。即ち交流３相入力を全波整流する整流回路と、平滑コンデンサーＣ1 と、スイッチング素子Ｓ0 、これをチョピングし直流電圧を調整する制御回路、還流ダイオードＤ、直流リアクターＬ1 、平滑コンデンサーＣ2 等からなるＤＣ／ＤＣコンバータと、スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 を単相ブリッジに組んだ高周波インバータと、高周波出力を放電部とマッチングさせる交流リアクタＬ2 、コンデンサＣ3 等からなるマッチング回路等から構成されている。
【０００３】
このように放電部に供給される電力の調整はＤＣ／ＤＣコンバータによって行なわれている。ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止し、電力の調整を高周波インバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御するものもあるが、高周波インバーの基本周波数は一般に１００ＫＨz 〜数ＭＨz であり、スイッチング素子のＯＮ時間を更に高い周波数でコントロールすることは技術的に困難で、一般には前記のようにＤＣ／ＤＣコンバータを設け、これによって電力の調整を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来の高周波放電ガスレーザの電源装置では、一般に高周波インバータの前段にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、電力の調整を行っている。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータは重量、スペース、コスト、効率等に問題があり、スイッチング素子の発熱対策等を講ずる必要があった。この発明はこのような課題を解決するために、従来のＤＣ／ＤＣコンバータの使用を廃止すると共に、基本高周波で動作する高周波インバータを設け、この基本高周波に同期して高周波インバータの電流をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦの時間の比を変えることにより、電力の調整をしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、この発明の高周波放電ガスレーザの電源装置は、交流３相電源の整流回路と、前記整流回路の出力側に平滑コンデンサを介して接続され、４個のスイッチング素子を単相ブリッジ回路に組んだ高周波インバータと、前記高周波インバータの出力側に接続された昇圧マッチング回路と、前記高周波インバータの前記各スイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路からなり、前記ゲート制御回路が、基本高周波発生回路と、前記基本高周波発生回路の出力を反転する波形反転回路と、前記基本高周波発生回路の周波数に同期し、かつ、電力指令信号に対応して動作するゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路と、前記基本高周波発生回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第１のアンド回路と、前記波形反転回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第２のアンド回路とを備え、前記基本高周波発生回路の出力、前記波形反転回路の出力、前記第１のアンド回路の出力、および前記第２のアンド回路の出力を、前記各スイッチング素子のゲートにそれぞれ適用するように構成したもので、基本高周波発生回路の周波数に同期して高周波インバータの動作をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦの時間の比を変えることにより、電力を制御するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の１つの実施態様を示してある。図示のようにこの発明は、交流３相入力を全波整流する整流回路１、平滑コンデンサーＣ1 、四個のスイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 を単相ブリッジ回路に組んだ高周波インバータ２、昇圧マッチング回路３、ゲート制御回路４等から構成されている。ゲート制御回路４は、基本高周波発生回路５、波形反転回路６、基本高周波発生回路の周波数に同期し電力指令信号に対応して動作するゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路７、ゲート信号をスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲートへ送るアンド回路８、９等から構成されている。
【０００７】
スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 は常に基本周波数で交互に動作しており、放電部へ最大電力を供給するときはスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号を基本周波数で交互にＯＮさせる。放電部へ電力を供給しないときはスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号をＯＦＦにする。この発明は、このＯＮ／ＯＦＦの時間の比を電力指令信号に対応して変化し、放電部の電力を調整するものである。
【０００８】
図２ａに出力指令の小さい場合のゲート▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼への信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。ゲート▲１▼、▲２▼へは夫々常に基本波信号および反転波信号が供給され、ゲート▲３▼、▲４▼へは電力指令信号に対応したＯＮ／ＯＦＦ時間比の小さい信号が供給されている。また図２ｂに出力指令の大きい場合のゲート▲３▼、▲４▼へのＯＮ／ＯＦＦ信号（ＯＮ／ＯＦＦ時間比の比較的大きい信号）、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。ゲート▲１▼、▲２▼への信号は図２ａと同一のため省略してある。
【０００９】
一般にレーザ光の応答周波数は、ほぼ１ＫＨz であるので、スイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号のＯＮ／ＯＦＦの周波数は１ＫＨz 以上で行えばよいことになる。また、スイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲートのＯＮ時間は常に同一になるように制御されるので、昇圧マッチング回路のトランスの偏磁等が防止され、また、放電部への出力も安定する。
【００１０】
【発明の効果】
この発明の電力の調整は、基本高周波発生回路の周波数に同期し、電力指令信号に対応して、インバータの電流をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦ時間の比を変えることにより電力の調整を行うため、インバータの制御が容易になり、また従来のようなＤＣ／ＤＣコンバータを使用しないため、その使用に伴う問題も無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施態様を示してある。
【図２】図２ａにこの発明の低出力時のゲートへの信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。図２ｂに高出力時のゲートへの信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。
【図３】従来の高周波放電ガスレーザの電源装置を示してある。
【符号の説明】
１ 整流回路
２ 高周波インバータ
３昇圧マッチング回路
４ ゲート制御回路
５ 基本高周波発生回路
６ 波形反転回路
７ ゲート駆動信号ＯＮ／ＯＦＦ回路
８ アンド回路
９ アンド回路
▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼夫々スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 のゲート
【発明の属する技術分野】
この発明は高周波放電ガスレーザの電源装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波放電ガスレーザの電源装置は、一般に図３に示すような構成になっている。即ち交流３相入力を全波整流する整流回路と、平滑コンデンサーＣ1 と、スイッチング素子Ｓ0 、これをチョピングし直流電圧を調整する制御回路、還流ダイオードＤ、直流リアクターＬ1 、平滑コンデンサーＣ2 等からなるＤＣ／ＤＣコンバータと、スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 を単相ブリッジに組んだ高周波インバータと、高周波出力を放電部とマッチングさせる交流リアクタＬ2 、コンデンサＣ3 等からなるマッチング回路等から構成されている。
【０００３】
このように放電部に供給される電力の調整はＤＣ／ＤＣコンバータによって行なわれている。ＤＣ／ＤＣコンバータを廃止し、電力の調整を高周波インバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御するものもあるが、高周波インバーの基本周波数は一般に１００ＫＨz 〜数ＭＨz であり、スイッチング素子のＯＮ時間を更に高い周波数でコントロールすることは技術的に困難で、一般には前記のようにＤＣ／ＤＣコンバータを設け、これによって電力の調整を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来の高周波放電ガスレーザの電源装置では、一般に高周波インバータの前段にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、電力の調整を行っている。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータは重量、スペース、コスト、効率等に問題があり、スイッチング素子の発熱対策等を講ずる必要があった。この発明はこのような課題を解決するために、従来のＤＣ／ＤＣコンバータの使用を廃止すると共に、基本高周波で動作する高周波インバータを設け、この基本高周波に同期して高周波インバータの電流をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦの時間の比を変えることにより、電力の調整をしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、この発明の高周波放電ガスレーザの電源装置は、交流３相電源の整流回路と、前記整流回路の出力側に平滑コンデンサを介して接続され、４個のスイッチング素子を単相ブリッジ回路に組んだ高周波インバータと、前記高周波インバータの出力側に接続された昇圧マッチング回路と、前記高周波インバータの前記各スイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路からなり、前記ゲート制御回路が、基本高周波発生回路と、前記基本高周波発生回路の出力を反転する波形反転回路と、前記基本高周波発生回路の周波数に同期し、かつ、電力指令信号に対応して動作するゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路と、前記基本高周波発生回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第１のアンド回路と、前記波形反転回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第２のアンド回路とを備え、前記基本高周波発生回路の出力、前記波形反転回路の出力、前記第１のアンド回路の出力、および前記第２のアンド回路の出力を、前記各スイッチング素子のゲートにそれぞれ適用するように構成したもので、基本高周波発生回路の周波数に同期して高周波インバータの動作をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦの時間の比を変えることにより、電力を制御するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の１つの実施態様を示してある。図示のようにこの発明は、交流３相入力を全波整流する整流回路１、平滑コンデンサーＣ1 、四個のスイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 を単相ブリッジ回路に組んだ高周波インバータ２、昇圧マッチング回路３、ゲート制御回路４等から構成されている。ゲート制御回路４は、基本高周波発生回路５、波形反転回路６、基本高周波発生回路の周波数に同期し電力指令信号に対応して動作するゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路７、ゲート信号をスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲートへ送るアンド回路８、９等から構成されている。
【０００７】
スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 は常に基本周波数で交互に動作しており、放電部へ最大電力を供給するときはスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号を基本周波数で交互にＯＮさせる。放電部へ電力を供給しないときはスイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号をＯＦＦにする。この発明は、このＯＮ／ＯＦＦの時間の比を電力指令信号に対応して変化し、放電部の電力を調整するものである。
【０００８】
図２ａに出力指令の小さい場合のゲート▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼への信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。ゲート▲１▼、▲２▼へは夫々常に基本波信号および反転波信号が供給され、ゲート▲３▼、▲４▼へは電力指令信号に対応したＯＮ／ＯＦＦ時間比の小さい信号が供給されている。また図２ｂに出力指令の大きい場合のゲート▲３▼、▲４▼へのＯＮ／ＯＦＦ信号（ＯＮ／ＯＦＦ時間比の比較的大きい信号）、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。ゲート▲１▼、▲２▼への信号は図２ａと同一のため省略してある。
【０００９】
一般にレーザ光の応答周波数は、ほぼ１ＫＨz であるので、スイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲート信号のＯＮ／ＯＦＦの周波数は１ＫＨz 以上で行えばよいことになる。また、スイッチング素子Ｓ3 、Ｓ4 のゲートのＯＮ時間は常に同一になるように制御されるので、昇圧マッチング回路のトランスの偏磁等が防止され、また、放電部への出力も安定する。
【００１０】
【発明の効果】
この発明の電力の調整は、基本高周波発生回路の周波数に同期し、電力指令信号に対応して、インバータの電流をＯＮ／ＯＦＦさせ、そのＯＮ／ＯＦＦ時間の比を変えることにより電力の調整を行うため、インバータの制御が容易になり、また従来のようなＤＣ／ＤＣコンバータを使用しないため、その使用に伴う問題も無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施態様を示してある。
【図２】図２ａにこの発明の低出力時のゲートへの信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。図２ｂに高出力時のゲートへの信号、インバータ出力電圧、放電部出力等を示してある。
【図３】従来の高周波放電ガスレーザの電源装置を示してある。
【符号の説明】
１ 整流回路
２ 高周波インバータ
３昇圧マッチング回路
４ ゲート制御回路
５ 基本高周波発生回路
６ 波形反転回路
７ ゲート駆動信号ＯＮ／ＯＦＦ回路
８ アンド回路
９ アンド回路
▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼夫々スイッチング素子Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 のゲート
Claims (1)
- 交流３相電源の整流回路と、前記整流回路の出力側に平滑コンデンサを介して接続され、４個のスイッチング素子を単相ブリッジ回路に組んだ高周波インバータと、前記高周波インバータの出力側に接続された昇圧マッチング回路と、前記高周波インバータの前記各スイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路からなり、前記ゲート制御回路が、基本高周波発生回路と、前記基本高周波発生回路の出力を反転する波形反転回路と、前記基本高周波発生回路の周波数に同期し、かつ、電力指令信号に対応して動作するゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路と、前記基本高周波発生回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第１のアンド回路と、前記波形反転回路の出力と前記ゲート信号ＯＮ／ＯＦＦ回路の出力とのアンドをとる第２のアンド回路とを備え、前記基本高周波発生回路の出力、前記波形反転回路の出力、前記第１のアンド回路の出力、および前記第２のアンド回路の出力を、前記各スイッチング素子のゲートにそれぞれ適用することを特徴とする高周波放電ガスレーザの電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02477797A JP3831041B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 高周波放電ガスレーザの電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02477797A JP3831041B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 高周波放電ガスレーザの電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223954A JPH10223954A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3831041B2 true JP3831041B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=12147617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02477797A Expired - Lifetime JP3831041B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 高周波放電ガスレーザの電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3831041B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4580560B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2010-11-17 | 株式会社アマダエンジニアリングセンター | レーザ発振器用電源装置 |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP02477797A patent/JP3831041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10223954A (ja) | 1998-08-21 |
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Legal Events
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| A977 | Report on retrieval |
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