JP5972603B2 - Laser power supply device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ランプをシマー放電させるシマー回路を改良したレーザ電源装置に関する。 The present invention relates to a laser power supply apparatus having an improved simmer circuit for simmering a lamp.
従来より、YAGレーザに代表される固体レーザのレーザ電源装置1としては、図6に示す回路が使用されている。この電源装置は、レーザ光を発光させるランプ6に主回路電流を流す主回路2、ランプ6をシマー放電させるためのシマー電流を流すシマー回路3、シマー電流を高圧化するための高圧発生回路4、シマー放電を開始させるためのトリガー回路5を含んで構成されている。
Conventionally, a circuit shown in FIG. 6 has been used as a laser
主回路2は、コンタクタ8a〜8cを介して交流電源に接続されている。コンタクタ8a〜8cの主回路2側には、リアクトル10a〜10cが接続され、その先にコンバータブリッジ11及びコンデンサ21が設けられている。このコンバータブリッジ11により昇圧及び直流変換された電圧がコンデンサ21に充電される。図6は3相交流電源の場合を示しており、リアクトル10a及び10cが接続された2相については、電流検出器9a、9bが設けられている。
The main circuit 2 is connected to an AC power supply via contactors 8a to 8c.
主回路2には、コンデンサ21を放電するために抵抗22とスイッチ8dが設けられている。このスイッチ8dを閉じることで、コンデンサ21に蓄えられた電荷は、抵抗22を介して放電される。主回路電流は、スイッチング素子24、ダイオード28及びリアクトル25で構成される降圧チョッパ回路によって生成され、逆圧防止用ダイオード27を介してランプ6に供給される。このスイッチング素子24は、制御回路23により高速にスイッチング制御をされる。制御回路23には、電流検出器26で検出した電流値がフィードバックされる構成となっている。
The main circuit 2 is provided with a
一方、このレーザ電源装置1には、主回路2とは別にシマー回路3が設けられている。シマー回路3はランプ6をシマー放電させるための回路である。このシマー回路3は、コンデンサ21の正極からヒューズ38を介して、スイッチング素子31、ダイオード34およびリアクトル35からなる降圧チョッパ回路を有する。このチョッパ回路は、電流検出器36及びダイオード37を介してランプ6に接続されている。シマー回路3には、制御回路32が設けられ、この制御回路32は、シマー電流を一定に制御するようにスイッチング素子31をコントロールする。この制御回路32には、電流検出器36で検出した電流値がフィードバックされる構成となっている。
On the other hand, the laser
シマー電流を通電するには、1500〜2000Vの高電圧をランプ6に最初に印加しておく必要がある。高圧発生回路4はこのための回路であり、高圧発生回路4は交流電源をトランス44により昇圧し、ダイオード43により直流に変換してコンデンサ41に蓄えておく。抵抗42はダイオード43の電流を制御する目的で挿入している。
In order to pass the simmer current, it is necessary to first apply a high voltage of 1500 to 2000 V to the
シマー電流は、1500〜2000Vの高圧をランプ6に印加した状態から、トリガー回路5によって更に高い電圧で放電させることで流れ出す。シマー電流が1〜2A流れるとランプ6の電圧は100V程度に低下して電流が持続するようになる。この状態で主電流400〜500A(電圧400〜500V)を流すことでレーザー光が発光する。
The simmer current flows out from the state in which a high voltage of 1500 to 2000 V is applied to the
図6に示すシマー回路3の特徴は以下の通りである。
(1)1〜2A程度の微小電流の制御である。
(2)高圧直流700〜750Vクラスから100Vクラスへの降圧チョッパ制御である。
(3)図2に示すようにランプ6の負荷特性は、シマー電流の範囲においては、電流増加に伴い負荷電圧が低下する負性抵抗の特性を示すため、出力電力制御で広く用いられている三角波比較のPWMは使えない。
The characteristics of the
(1) Control of a minute current of about 1 to 2A.
(2) Step-down chopper control from the high-voltage DC 700-750V class to the 100V class.
(3) As shown in FIG. 2, the load characteristic of the
上記(3)に示した理由により、図6に示すシマー回路3におけるスイッチング素子31の制御方法としては、いわゆるデルタモジュレーション(後述する)が一般に使われる。この方式は、スイッチング周波数が広い範囲に変化する欠点があり、スイッチング素子31や高速ダイオード34のスイッチング損失が増大し、これらの素子の信頼性が低くなるという欠点がある。
For the reason described in (3) above, so-called delta modulation (described later) is generally used as a method for controlling the
また、この電流クラスの降圧チョッパ回路では、回路部品はプリント基板上に配置されることが一般的である。従って、半導体素子の短絡故障などで発生する異常電流によるプリント基板の焼損を防止する目的で、ヒューズ38が電源ラインに直列に挿入されているのが一般的である。
In this current class step-down chopper circuit, the circuit components are generally arranged on a printed circuit board. Therefore, the
しかし、シマー回路3は、スイッチング素子31やダイオード37、さらにランプ6が接続されている構成上、入力インピーダンスが数オームと高く、ヒューズ38を溶断するほどに十分な電流が流れるには時間がかかる。よって、このようなシマー回路3では、スイッチング素子などが短絡故障した場合に、プリント基板が焼損する確率が極めて高いという問題があった。
However, the
本発明は、以上のような問題点を解決するために提案されたものであり、半導体素子のスイッチング損失を抑えて信頼性を向上すると共に、万が一半導体素子が故障してもプリント基板が焼損することのない信頼性の高いレーザ電源装置及びその制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and improves the reliability by suppressing the switching loss of the semiconductor element, and the printed circuit board is burned even if the semiconductor element breaks down. It is an object of the present invention to provide a reliable and reliable laser power supply apparatus and a control method therefor.
上記の目的を達成するため、本実施形態のレーザ電源装置は、電源から電力を受けて、レーザ出力するための電力をランプに供給する主回路と、前記ランプをシマー放電させるためのシマー電流を生成し、当該ランプへ供給するシマー回路と、を備えるレーザ電源装置であって、前記主回路は、前記電源と遮断可能に接続され、前記シマー回路は、前記シマー電流を維持するために制御回路によって制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記電源側に、前記シマー電流が異常となったことを検出して異常信号を出力する異常検出部を有し、前記異常信号が入力されると、前記主回路と前記電源とを遮断する遮断指示部を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a laser power supply apparatus according to the present embodiment includes a main circuit that receives power from a power supply and supplies power for laser output to a lamp, and a simmer current for simmering the lamp. A simmer circuit that generates and supplies the simmer to the lamp, wherein the main circuit is severably connected to the power source, and the simmer circuit is a control circuit for maintaining the simmer current A switching element controlled by the power supply, and a power supply side of the switching element having an abnormality detection unit that detects that the simmer current is abnormal and outputs an abnormality signal, and the abnormality signal is input A shutoff instruction unit for shutting off the main circuit and the power supply is provided.
また、前記異常検出部は、前記スイッチング素子の前記電源側に接続された抵抗器を備え、前記抵抗器に流れる電流が所定の電流値を超えたことを検出し、異常信号を出力するようにしても良い。 The abnormality detection unit includes a resistor connected to the power supply side of the switching element, detects that the current flowing through the resistor exceeds a predetermined current value, and outputs an abnormality signal. May be.
また、本実施形態のレーザ電源装置としては、前記制御回路は、一定周期のパルスを出力するパルス出力部と、前記シマー電流の値が設定値に達すると検出信号を出力するピーク電流検出部とを備え、前記パルスと検出信号が入力され、当該パルスの立ち上がり若しくは立ち下がりによって出力をON状態とし、前記ピーク検出信号が入力されたときに出力をOFF状態とするように構成した周波数固定部を有しても良い。 Further, in the laser power supply device of the present embodiment, the control circuit includes a pulse output unit that outputs a pulse having a constant period, and a peak current detection unit that outputs a detection signal when the value of the simmer current reaches a set value. A frequency fixing unit configured to input the pulse and the detection signal, turn the output on when the pulse rises or falls, and turn the output off when the peak detection signal is input You may have.
また、前記遮断指示部は、絶縁素子によって前記異常検出部と通信可能に接続され、前記絶縁素子を介して前記異常信号が入力されるようにしても良いし、前記異常検出部は、
前記抵抗器の温度が所定の温度を超えたことを検出し、異常信号を出力するようにしても良い。さらに、前記シマー回路は、前記スイッチング素子と前記抵抗器の接続点と、前記ランプ負側の電源ラインとの間にフィルタコンデンサを挿入し、前記抵抗器に流れる電流のリップルを抑えるように構成しても良い。
Further, the shut-off instruction unit may be connected to the abnormality detection unit by an insulating element so as to be communicable, and the abnormality signal may be input via the insulating element.
An abnormality signal may be output by detecting that the temperature of the resistor exceeds a predetermined temperature. Further, the simmer circuit is configured to insert a filter capacitor between the connection point of the switching element and the resistor and the power line on the negative side of the lamp so as to suppress a ripple of current flowing through the resistor. May be.
なお、本実施形態は、上記機能を実現するレーザ電源装置の制御方法としても捉えることもできる。 Note that this embodiment can also be understood as a method for controlling a laser power supply apparatus that realizes the above functions.
以下、本発明の各実施形態について図1乃至図5を用いて説明する。
[第一の実施形態]
(1.全体構成)
図1に示すように、第一の実施形態に係るレーザ電源装置1は、レーザ光を発光させるランプ6に主回路電流を流す主回路2、ランプ6をシマー放電させるためのシマー電流を流すシマー回路3、前記シマー電流を高圧化するための高圧発生回路4、シマー放電を開始させるためのトリガー回路5を含んで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
[First embodiment]
(1. Overall configuration)
As shown in FIG. 1, the laser
(2.主回路)
主回路2は、コンタクタ8a、8b、8cを介して三相交流電源に接続されている。コンタクタ8a、8b、8cそれぞれの主回路2側には、リアクトル10a、10b、10cが接続されると共に、その先にコンバータブリッジ11に接続されている。すなわち、リアクトル10とコンバータブリッジ11は、非絶縁型の昇圧コンバータ回路を構成している。このコンバータブリッジ11により昇圧及び直流変換された電圧がコンデンサ21に充電される。
(2. Main circuit)
The main circuit 2 is connected to a three-phase AC power source via
リアクトル10a及び10cが接続されている各相については、電流検出器9a、9bが設けられている。コンバータブリッジ11のスイッチング素子は、電流検出器9a、9bで検出した電流値に基づいて制御される。
For each phase to which
抵抗22は、コンデンサ21を放電するために設けられており、直列に挿入されたスイッチ8dが閉じると電流を流して、コンデンサ21を放電させる。本実施形態では、このスイッチ8dは、コンタクタ8に連動して開閉する。すなわち、コンタクタ8が閉じて主回路2に電源が接続されると、スイッチ8dは開状態となりコンデンサ21は充電可能な状態となり、逆に、コンタクタ8が開状態となり、主回路2と電源との接続が遮断された時には、スイッチ8dは閉状態となり、コンデンサ21に蓄えられている電荷を放電する。
The
ランプ6を放電するための主回路電流は、スイッチング素子24、ダイオード28及びリアクトル25で構成される降圧チョッパ回路によって生成され、逆圧防止用ダイオード27を介してランプ6に供給される。このスイッチング素子24は、制御回路23により高速に制御される。制御回路23には、電流検出器26で検出した電流値がフィードバックされる構成となっている。
(3.シマー回路)
A main circuit current for discharging the
(3. Shimmer circuit)
レーザ電源装置1には、主回路2とは別に、ランプ6内にシマー放電を発生させるシマー回路3が設けられている。シマー放電とは、ランプ内を予備電離させるために行うものである。このシマー回路3は、コンデンサ21の正極側から分岐して、抵抗71を介してスイッチング素子31に接続されている。抵抗71とスイッチング素子31との接続点からは、コンデンサ33を介してランプ6の負極側に接続されている。この抵抗71は、主回路2から流入する電流をi71に制限するとともに、コンデンサ33との関係においてフィルタ回路を構成している。
In addition to the main circuit 2, the laser
また、図1に示すように、抵抗71の正側からツェナーダイオード72と抵抗73を介してフォトカプラ74が接続され、フォトカプラ74は抵抗71の負側へ接続されている。すなわち、ツェナーダイオード72、抵抗73、フォトカプラ74が直列に接続された回路は、抵抗71と並列に設けられている。本実施形態では、これら抵抗71、ツェナーダイオード72、抵抗73、フォトカプラ74から構成される回路が、異常検出部7を構成している。
As shown in FIG. 1, a
フォトカプラ74は、遮断指示部12と接続されている。この遮断指示部12は電源と主回路2とを遮断する信号を出力する。具体的には、電源と主回路2を接続しているコンタクタ8をON又はOFFするためのコンタクタコイル13に接続されている。フォトカプラ74は内部に発光素子と受光素子を有し、その間で絶縁を維持しつつ信号伝達を行うことが可能な絶縁素子である。本実施例では、フォトカプラ74は、異常電流検出部7と遮断指示部12とを絶縁するように配置されている。
The
本実施例では、異常電流検出部7にフォトカプラ74を使用しているが、このような構成に限定するものではない。異常電流検出部7と遮断指示部12との間で絶縁を維持しつつ信号伝達できる構成であれば良く、例えば、電磁リレーなど他の絶縁素子も使用可能である。
In the present embodiment, the
スイッチング素子31のランプ6側には、ダイオード34とリアクトル35からなる降圧チョッパ回路が構成されるとともに、そこから、電流検出器36とダイオード37を介してランプ6に接続されている。すなわち、電流検出器36に流れる電流i36が、ランプ6のシマー放電を維持するためのシマー電流である。制御回路32は、この電流i36を一定に制御するようにスイッチング素子31をコントロールする。この制御回路32には、電流検出器36で検出した電流i36の値がフィードバックされる構成となっている。
A step-down chopper circuit including a
(4.高圧発生回路、トリガー回路)
シマー電流を通電するには、1500V〜2000Vの高電圧をランプ6に最初に印加しておく必要がある。このための回路が高圧発生回路4であり、高圧発生回路4は交流電源をトランス44により昇圧し、ダイオード43により直流に変換してコンデンサ41に蓄えておく。抵抗42はダイオード43の電流を制御する目的で挿入している。
(4. High voltage generation circuit, trigger circuit)
In order to pass a simmer current, it is necessary to first apply a high voltage of 1500 V to 2000 V to the
シマー電流は、1500V〜2000Vの高圧をランプ6に印加した状態から、トリガー回路5によって更に高い電圧で放電させることで流れ出す。シマー電流が1〜2A流れるとランプ6の電圧は100V程度に低下して電流が持続するようになる。この状態で主電流400〜500A(電圧400V〜500V)を流すことでレーザ光が発光する。
The simmer current flows from the state in which a high voltage of 1500 V to 2000 V is applied to the
(5.作用効果)
シマー電流i36は図3に示すように、スイッチング素子31のスイッチングに伴い三角波状のリップルが発生する。コンデンサ33は、このリップルによる電流i71の変動を抑制するように設計する。例えば、コンデンサ33としては1μF前後の比較的大きな容量のものを使用することで、電流i71のリップルを極めて少なくすることができる。
(5. Effects)
As shown in FIG. 3, the simmer current i <b> 36 generates a triangular ripple as the switching
ここで、電流i71および抵抗71の損失は以下のように求めることができる。
図2に示すように、シマー電流を流した時のランプ電圧V1は100V前後である。シマー電流i36を2Aとすると、抵抗71に流れる電流i71は次のように表される。
(数式1)i71×750V=i36×100V
i36=2Aとすると、i71は以下の式で求めることができる。
(数式2)i71=(2A×100V)/750V=0.27A
よって、抵抗71を120Ωとすると、シマー放電時の抵抗71の損失は以下の通りである。
(数式3)120×0.27×0.27=8.7W
Here, the loss of the current i71 and the
As shown in FIG. 2, the lamp voltage V1 when a simmer current is passed is about 100V. Assuming that the simmer current i36 is 2A, the current i71 flowing through the
(Formula 1) i71 × 750V = i36 × 100V
If i36 = 2A, i71 can be obtained by the following equation.
(Formula 2) i71 = (2A × 100V) /750V=0.27A
Therefore, assuming that the
(Formula 3) 120 × 0.27 × 0.27 = 8.7 W
スイッチング素子短絡時の電流は750/120=6.25A、抵抗の損失は750×6.25A=4687Wとなる。 The current when the switching element is short-circuited is 750/120 = 6.25 A, and the resistance loss is 750 × 6.25 A = 4687 W.
抵抗の短時間耐量は定格容量の20倍以上あるため、4687/20=234Wとなり、抵抗71の短時間耐量のワット数は約250Wあれば耐えられることがわかる。
Since the short-time withstand capability of the resistor is 20 times or more than the rated capacity, 4687/20 = 234 W, and it can be seen that the short-time withstand capability of the
次に、スイッチング素子31が劣化等によって短絡故障した場合における、本実施形態の動作について説明する。
Next, the operation of the present embodiment when the switching
異常検出部7のツェナーダイオード72は、抵抗71の両端電圧が所定の電圧値を超えた場合に電流が流れるように構成している。この電圧値は、ツェナーダイオード72の降伏電圧、抵抗73の抵抗値、フォトカプラ74の導通時の抵抗値などの定数を変更することにより任意に設計可能である。ツェナーダイオード72に電流が流れた場合、その電流は抵抗73によって制限された上で、フォトカプラ74によって遮断指示部12に異常電流発生の信号が伝達される。
The
異常電流発生の信号を受けた遮断指示部12は、速やかにコンタクタ8の動作コイル13の電源をOFFすることで、主回路2と三相交流電源との接続を遮断する。本実施形態では、スイッチ8dはコンタクタ8に連動して動作する構成のため、コンタクタ8がOFFすると同時にスイッチ8dが閉じて、コンデンサ21に蓄えられている電荷は、抵抗22を通って速やかに放電される。
Upon receiving the abnormal current generation signal, the
上記の動作によって、スイッチング素子等が短絡故障してシマー回路3の電流が異常な状態になった場合でも、ヒューズの溶断のように時間がかかることはない。すなわち、異常電流の発生に対して、即時に交流電源と主回路2との遮断およびコンデンサ21の放電が行えるため、プリント基板が異常電流によって焼損することを防ぐことができ、レーザ電源装置の信頼性を向上する。
With the above operation, even when the switching element or the like is short-circuited and the current of the
遮断指示部12は、異常検出部7から絶縁されているため、主回路2やシマー回路3から過電圧や過電流が印加されて故障するようなことはない。さらに、遮断指示部12は低耐圧部品を使用できることから安価に構成することができる。従って、費用をかけずに信頼性の高いレーザ電源装置を実現可能である。
Since the
[第二の実施形態]
次に、第二の実施形態について、図1乃至図4を参照しつつ詳細に説明する。第二の実施形態は、シマー回路3の制御回路32に固定周波数のスイッチング方式を採用したことが特徴である。制御回路32以外の構成は、第一の実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The second embodiment is characterized in that a fixed frequency switching system is employed in the
(構成)
図4に示すように、第二の実施形態の制御回路32は次のように構成される。すなわち、一定周波数のパルスを出力するパルス出力部14と、電流検出器36で検出したシマー電流i36の値が設定値を超えることで信号を出力するピーク電流検出部15と、パルス出力部14及びピーク電流検出部15からの信号を受けて駆動回路17を制御するフリップフロップ16から構成される。駆動回路17の先には、抵抗18を介してスイッチング素子31が接続されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 4, the
(作用効果)
はじめに、レーザ電源装置の降圧チョッパ制御に用いられる制御方式について説明する。図2に示すように、ランプ6の負荷特性はシマー放電の範囲では負性抵抗特性を示す。負性抵抗特性とは、電流の増加に対して負荷電圧が減少する特性である。このような負性抵抗特性の場合、出力電圧制御で一般的に用いられている三角波比較方式は使えない。そのため、シマー電流i36の制御方法としては、電流変化中はPWM出力レベルを一定とする、いわゆるデルタモジュレーションが一般的に使用される。
(Function and effect)
First, a control method used for step-down chopper control of the laser power supply device will be described. As shown in FIG. 2, the load characteristic of the
デルタモジュレーションを使用した制御方式の特徴は、回路が簡単で動作が安定なことである。しかし、一方で負荷条件によりスイッチング周波数が大幅に変化しリアクトルの騒音が大きくなることや、スイッチング素子の損失が大幅に変わることで半導体素子の信頼性の確保が難しいといった欠点がある。 The feature of the control system using delta modulation is that the circuit is simple and the operation is stable. However, on the other hand, there are disadvantages that the switching frequency is greatly changed depending on the load condition and the noise of the reactor is increased, and the loss of the switching element is significantly changed, so that it is difficult to ensure the reliability of the semiconductor element.
本実施形態では、フリップフロップ16は、パルス出力部14から入力されるパルス信号の立ち上がり若しくは立ち下がりを受けてセットされる。すなわち、フリップフロップ16の出力はON状態となる。このON状態とは、スイッチング素子31に電流が流れる状態を指している。従って、この状態ではシマー電流i36は増加していくことになる。
In the present embodiment, the flip-
次に、シマー電流i36の値がピーク検出部15で設定した値に達した場合、ピーク検出部15はフリップフロップ16にリセット信号を出力する。この信号を受けて、フリップフロップ16のパルス信号の出力をOFF状態とする。これにより、スイッチング素子31は開の状態となりシマー電流i36は減少していくことになる。
Next, when the value of the simmer current i 36 reaches the value set by the
以上の動作を繰り返し行うことにより、本実施形態の制御回路32は、スイッチング素子31を固定周波数でスイッチング制御することで、シマー電流i36をピーク値一定としつつ、最低値電圧可変で維持している。
By repeatedly performing the above operation, the
このような第二の実施形態の構成を採用することで、第一の実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。すなわち、デルタモジュレーションの制御方式でありながらも、その欠点であるスイッチング周波数が大きく変化するようなことはない。従って、スイッチング素子31の損失をほぼ一定とすることができ、スイッチング素子31の温度上昇も安定なものとなり、さらに信頼性の高いレーザ電源装置を実現可能である。
[第三の実施形態]
次に、第三の実施形態について、図1及び図5を参照しつつ詳細に説明する。第三の実施形態は、シマー回路3の異常検出部7において、温度センサーを採用したことが特徴である。異常検出部7以外の構成は、第一の実施形態と同様である。
By adopting such a configuration of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. That is, although it is a control method of delta modulation, the switching frequency which is the drawback does not change greatly. Therefore, the loss of the switching
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 5. The third embodiment is characterized in that a temperature sensor is employed in the abnormality detection unit 7 of the
(構成)
図5に示すように、第三の実施形態の異常検出部7では、抵抗71に温度検出部19を取付けて構成している。温度検出部19は、その出力が遮断指示部12に接続されている。この温度検出部19は、抵抗71に流れる電流i71が異常電流値に達したことを、抵抗71の温度上昇から検出し、遮断指示部12に通知する。
(Constitution)
As shown in FIG. 5, the abnormality detection unit 7 of the third embodiment is configured by attaching a
(作用効果)
このような第三の実施形態の構成を採用することで、スイッチング素子等が短絡故障してシマー回路3の電流が異常な状態になった場合でも、ヒューズの溶断のように時間がかかることはない。すなわち、異常電流の発生は即時に温度検出部19が検出して、遮断指示部12へ通知されることで、プリント基板が異常電流によって焼損することを防ぐことができ、レーザ電源装置の信頼性を向上する。
(Function and effect)
By adopting the configuration of the third embodiment as described above, even when the switching element or the like is short-circuited and the current of the
[その他の実施形態]
本明細書において、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、各実施の形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
[Other Embodiments]
In the present specification, a plurality of embodiments according to the present invention have been described. However, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. Specifically, a combination of all or any of the embodiments is also included. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
1 レーザ電源装置
2 主回路
21 コンデンサ
22 抵抗
23 制御回路
24 スイッチング素子
25 リアクトル
26、36、9a、9b 電流検出器
27、28 ダイオード
3 シマー回路
31 スイッチング素子
32 制御回路
33 コンデンサ
34、37 ダイオード
35 リアクトル
38 ヒューズ
4 高圧発生回路
41 コンデンサ
42 抵抗
43 ダイオード
44 トランス
5 トリガー回路
6 ランプ
7 異常検出部
71、73 抵抗
72 ツェナーダイオード
74 フォトカプラ
8a、8b、8c コンタクタ
8d スイッチ
10a、10b、10c リアクトル
11 コンバータブリッジ
12 遮断指示部
13 コンタクタコイル
14 パルス出力部
15 ピーク電流検出部
16 フリップフロップ
17 駆動回路
18 抵抗
19 温度検出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ランプをシマー放電させるためのシマー電流を生成し、当該ランプへ供給するシマー回路と、
を備えるレーザ電源装置であって、
前記主回路は、前記電源と遮断可能に接続され、
前記シマー回路は、
前記シマー電流を維持するために制御回路によって制御されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記電源側に、前記シマー電流が異常となったことを検出して異常信号を出力する異常検出部を有し、
前記異常信号が入力されると、前記主回路と前記電源とを遮断する遮断指示部を備えること、
を特徴とするレーザ電源装置。 A main circuit that receives power from a power source and supplies power to the lamp for laser output;
A simmer circuit for generating a simmer current for simmer discharge of the lamp and supplying the simmer current;
A laser power supply device comprising:
The main circuit is connected to the power source so as to be cut off,
The shimmer circuit is
A switching element controlled by a control circuit to maintain the simmer current;
On the power supply side of the switching element, there is an abnormality detection unit that detects that the simmer current is abnormal and outputs an abnormal signal,
A shut-off instruction unit that shuts off the main circuit and the power supply when the abnormal signal is input;
A laser power supply device.
前記スイッチング素子の前記電源側に接続された抵抗器を備え、
前記抵抗器に流れる電流が所定の電流値を超えたことを検出し、前記異常信号を出力すること、
を特徴とする請求項1に記載のレーザ電源装置。 The abnormality detection unit
Comprising a resistor connected to the power supply side of the switching element;
Detecting that the current flowing through the resistor exceeds a predetermined current value, and outputting the abnormal signal;
The laser power supply device according to claim 1.
一定周期のパルスを出力するパルス出力部と、
前記シマー電流の値が設定値に達すると検出信号を出力するピーク電流検出部とを備え、
前記パルスと前記検出信号が入力され、当該パルスの立ち上がり若しくは立ち下がりによって出力をON状態とし、前記検出信号が入力されたときに出力をOFF状態とするように構成した周波数固定部を有すること、
を特徴とする請求項1または2に記載のレーザ電源装置。 The control circuit includes:
A pulse output unit that outputs pulses with a constant period;
A peak current detector that outputs a detection signal when the value of the simmer current reaches a set value;
Having a frequency fixing unit configured to input the pulse and the detection signal, turn the output on when the pulse rises or falls, and turn the output off when the detection signal is input;
The laser power supply device according to claim 1, wherein:
前記異常検出部との間で絶縁を維持しつつ通信可能な絶縁素子に接続され、
前記絶縁素子を介して前記遮断指示部に前記異常信号が入力されること、
を特徴とする請求項1乃至3に記載のレーザ電源装置。 The blocking instruction unit
It is connected to an insulating element capable of communicating while maintaining insulation with the abnormality detection unit ,
The abnormal signal is input to the shutoff instruction unit via the insulating element;
The laser power supply device according to claim 1, wherein:
前記抵抗器の温度が所定の温度を超えたことを検出し、異常信号を出力すること、
を特徴とする請求項1乃至4に記載のレーザ電源装置。 The abnormality detection unit
Detecting that the temperature of the resistor exceeds a predetermined temperature, and outputting an abnormal signal;
The laser power supply device according to claim 1, wherein:
前記スイッチング素子と前記抵抗器の接続点と、前記ランプ負側の電源ラインとの間にフィルタコンデンサを挿入し、
前記抵抗器に流れる電流のリップルを抑えるように構成されている
を特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載のレーザ電源装置。 The shimmer circuit is
Inserting a filter capacitor between the connection point of the switching element and the resistor, and the power line on the negative side of the lamp,
The laser power supply device according to claim 1, wherein the laser power supply device is configured to suppress a ripple of a current flowing through the resistor.
前記ランプをシマー放電させるためのシマー電流を生成し、当該ランプへ供給するシマー回路と、を備えるレーザ電源装置の制御方法であって、
前記シマー回路における前記シマー電流が異常となったことを検出して異常信号を出力する処理と、
前記異常信号が入力されると、前記主回路と前記電源とを遮断する処理とを有すること、
を特徴とするレーザ電源装置の制御方法。 A main circuit that receives power from a power source and supplies power to the lamp for laser output;
A simmer circuit for generating a simmer current for simmer discharge of the lamp and supplying the simmer current to the lamp;
Detecting that the simmer current in the simmer circuit is abnormal and outputting an abnormal signal;
A process of shutting off the main circuit and the power supply when the abnormal signal is input;
A control method of a laser power supply device characterized by the above.
前記スイッチング素子を制御する処理は、
一定周期のパルスを出力するパルス出力処理と、
前記シマー電流の値が設定値に達すると検出信号を出力するピーク電流検出処理と、
前記パルスと検出信号が入力され、当該パルスの立ち上がり若しくは立ち下がりによって出力をON状態とし、前記ピーク検出信号が入力されたときに出力をOFF状態とする周波数固定処理とを有すること、
を特徴とする請求項7に記載のレーザ電源装置の制御方法。 The simmer circuit includes a switching element for controlling the simmer current,
The process of controlling the switching element is:
Pulse output processing that outputs pulses with a constant period;
A peak current detection process for outputting a detection signal when the value of the simmer current reaches a set value;
A frequency fixing process in which the pulse and the detection signal are input, the output is turned on when the pulse rises or falls, and the output is turned off when the peak detection signal is input;
The method of controlling a laser power supply device according to claim 7.
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