JPH05152653A - Power supply device for laser pumping lamp - Google Patents

Power supply device for laser pumping lamp

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Publication number
JPH05152653A
JPH05152653A JP31087491A JP31087491A JPH05152653A JP H05152653 A JPH05152653 A JP H05152653A JP 31087491 A JP31087491 A JP 31087491A JP 31087491 A JP31087491 A JP 31087491A JP H05152653 A JPH05152653 A JP H05152653A
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JP
Japan
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current
current control
power supply
laser excitation
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP31087491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamitsu Hatae
隆光 波多江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Priority to JP31087491A priority Critical patent/JPH05152653A/en
Publication of JPH05152653A publication Critical patent/JPH05152653A/en
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately control a current supplied to a lamp with satisfactory response. CONSTITUTION:In a power supply device for a laser pumping lamp according to the present invention, there is provided a circuit for applying a current control signal VC to a current control device 3 by receiving a current setting signal VIN as a current control circuit 10 for providing the current control signal VC applied to the current control device 3 for controlling a current to be fed to the laser pumping lamp 1. Herein, the circuit is provided which is to apply the current control signal VC to the current control device 3 such that a current is adapted to flow through the current control device 3, which is proportional to the current setting signal VIN by negatively feeding back a signal V2 corresponding to a current I detected by a current detection element 4 to an input side. Hereby, there is ensured accurate current control with satisfactory response.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、固体レーザ
媒体を励起するフラッシュランプ用電源として利用され
るレーザ励起用ランプの電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply unit for a laser pumping lamp used as a power supply for a flash lamp for pumping a solid laser medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ励起用ランプの電源装置として
は、例えば、特開平1ー223789号公報に開示の装
置が知られている。
2. Description of the Related Art As a power supply device for a laser excitation lamp, for example, the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-223789 is known.

【0003】上記公報に開示の装置は、要するに、直流
電源からフラッシュランプに供給される電流をスイッチ
ング素子によってオン・オフ制御できるようにするとと
もに、フラッシュランプに供給される電流を検出し、こ
の検出電流に応じてスイッチング素子のオン・オフのパ
ルス幅を変えることにより、フラッシュランプに供給す
る電流を所定の値に制御できるようにしたものである。
In short, the device disclosed in the above publication enables on / off control of the current supplied from the DC power supply to the flash lamp by means of a switching element, and detects the current supplied to the flash lamp. By changing the ON / OFF pulse width of the switching element according to the current, the current supplied to the flash lamp can be controlled to a predetermined value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、フラ
ッシュランプでレーザ媒体を励起してレーザ発振を行
い、このレーザ発振により発生したレーザ光の強度をモ
ニタしてこのレーザ光強度が所定の強度になるように、
フラッシュランプに供給する電流を制御したいと要請が
ある。この要請に応えるためには、フラッシュランプへ
の1回の通電時間内において、フラッシュランプに供給
する電流を精密に加減する必要がある。すなわち、フラ
ッシュランプへの1回の通電時間は、通常、百数十ない
し数百μsecであるから、この時間内において電流を正
確に所定の値に制御する必要がある。
By the way, in recent years, a laser medium is excited by a flash lamp to cause laser oscillation, and the intensity of laser light generated by this laser oscillation is monitored to make the laser light intensity a predetermined intensity. So that
There is a demand to control the current supplied to the flash lamp. In order to meet this demand, it is necessary to precisely adjust the current supplied to the flash lamp within one energization time to the flash lamp. That is, since the time for energizing the flash lamp once is usually several hundreds to several hundreds of μsec, it is necessary to accurately control the current to a predetermined value within this time.

【0005】ところが、上述の従来の装置は、電流の制
御をオン・オフ制御で行っているため、原理的にこのオ
ン・オフの周期より短い瞬時の時間における電流制御を
行うことはできない。ここで、このオン・オフの周期
は、フラッシュランプを含む放電回路のインピーダンス
等によって定まる放電電流の立ち上がり特性によって規
制され、それ以上に短くすることはできない。例えば、
一般的なフラッシュランプとして、ILC社のフラッシ
ュランプ6F3(商品名)を用い、500Vの充電電圧
で放電させる場合を考えると、線路抵抗を0.1オーム
としたとき、640Aのピーク電流に達するまでに約6
0μsec の立ち上がり時間を要する。したがって、オン
・オフ制御によってこのピーク電流から例えば600A
まで電流を減ずる制御を行うには、オン・オフの周期を
100μsec 程度に設定しなければならない。すなわ
ち、この周期より短い時間で電流を変えることはでき
ず、これがため、上述の従来の装置では、フラッシュラ
ンプへの1回の通電時間内において、フラッシュランプ
に供給する電流を精密に加減する必要のある上記要請に
十分応えることができない。しかも、この制御では、フ
ラッシュランプに流れる電流が、オン・オフの繰り返し
の平均値であるから制御の精度にも一定の限界がある。
However, since the above-mentioned conventional device controls the current by the on / off control, it is theoretically impossible to perform the current control in an instantaneous time shorter than the on / off cycle. Here, the ON / OFF cycle is regulated by the rising characteristics of the discharge current determined by the impedance of the discharge circuit including the flash lamp, and cannot be shortened further. For example,
As a general flash lamp, consider a case where a flash lamp 6F3 (trade name) manufactured by ILC is used and discharged at a charging voltage of 500V. When the line resistance is set to 0.1 ohm, the peak current of 640A is reached. About 6
A rise time of 0 μsec is required. Therefore, for example, 600A from this peak current by ON / OFF control.
In order to perform the control to reduce the current up to, the on / off cycle must be set to about 100 μsec. That is, it is not possible to change the current in a time shorter than this cycle, and therefore, in the above-described conventional device, it is necessary to precisely adjust the current supplied to the flash lamp within one energization time of the flash lamp. We cannot fully meet the above requests. Moreover, in this control, since the current flowing through the flash lamp is an average value of repeated on / off, the control accuracy has a certain limit.

【0006】このように、従来の装置は、用途によって
は、制御の応答性や制御精度が十分でないという問題点
があった。
As described above, the conventional device has a problem that the control response and the control accuracy are not sufficient depending on the application.

【0007】この発明は、上述の背景のもとでなされた
ものであり、ランプに供給する電流を応答性よくかつ正
確に制御することができるレーザ励起用ランプの電源装
置を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made under the background described above, and an object thereof is to provide a power supply device for a laser excitation lamp capable of controlling the current supplied to the lamp with good response and accurately. It is what

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、(1) レーザ励起用ランプと、このレ
ーザ励起用ランプを発光させる電力を供給する直流電源
と、この直流電源から前記レーザ励起用ランプに通ずる
電流を、電流制御信号によって制御する電流制御素子
と、前記電流制御素子の電流制御信号を得る電流制御回
路と、前記直流電源から前記レーザ励起用ランプに通ず
る電流を検出する電流検出素子とを有し、前記電流制御
回路は、電流設定用信号を入力して前記電流制御素子に
電流制御信号を印加する回路であって、前記電流検出素
子で検出した電流に対応した信号を入力側に負帰還して
前記電流設定用信号に比例した電流が前記電流制御素子
に流れるように該電流制御素子に電流制御信号を加える
回路を備えたものであることを特徴とした構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a laser excitation lamp, a DC power supply for supplying electric power for causing the laser excitation lamp to emit light, and a DC power supply. A current control element for controlling a current flowing through the laser excitation lamp with a current control signal, a current control circuit for obtaining a current control signal of the current control element, and a current flowing from the DC power supply to the laser excitation lamp. The current control circuit is a circuit for inputting a current setting signal and applying a current control signal to the current control element, which corresponds to the current detected by the current detection element. A circuit for adding a current control signal to the current control element so that a current proportional to the current setting signal flows through the current control element by negatively feeding back the signal to the input side. The configuration is characterized by that.

【0009】また、この構成1の態様として、(2)
構成1のレーザ励起用ランプの電源装置において、前記
電流制御回路を駆動する電流制御回路用電源として前記
直流電源に対して絶縁されたアイソレーション電源を用
い、この電流制御回路用電源のコモン電位が前記レーザ
励起用ランプのアノード電位と共通になるようにすると
ともに、前記電流設定用信号がアイソレーションアンプ
を介して前記電流制御回路に入力されるようにしたこと
を特徴とする構成とした。
As a mode of the configuration 1, (2)
In the power supply device for the laser excitation lamp of configuration 1, an isolation power supply insulated from the DC power supply is used as a current control circuit power supply for driving the current control circuit, and the common potential of the current control circuit power supply is The configuration is characterized in that it is made common to the anode potential of the laser excitation lamp and that the current setting signal is input to the current control circuit via an isolation amplifier.

【0010】さらに、構成1または2の態様として、
(3) 構成1または2のいずれかのレーザ励起用ラン
プの電源装置において、前記電流設定用信号を、前記レ
ーザ励起用ランプの発光に関連して変化する外部物理量
に関連した信号とすることにより、前記電流制御素子に
流れる電流を前記外部物理量が所定の値になるように制
御するようにしたことを特徴とする構成としたものであ
る。
Further, as an aspect of the configuration 1 or 2,
(3) In the power supply device for the laser excitation lamp of configuration 1 or 2, the current setting signal is a signal related to an external physical quantity that changes in association with the light emission of the laser excitation lamp. The current flowing through the current control element is controlled so that the external physical quantity has a predetermined value.

【0011】[0011]

【作用】上述の構成1によれば、電流検出素子で検出し
た電流に対応した信号を入力側に負帰還して電流設定用
信号に比例した電流が電流制御素子に流れるように該電
流制御素子に電流制御信号を印加するようにしているこ
とから、瞬時の電流制御が可能となり、また、精密な制
御も可能となる。しかも、負帰還量を変えることにより
制御状態を用途に応じて容易に最良な状態に設定するこ
ともできる。
According to the above configuration 1, the signal corresponding to the current detected by the current detecting element is negatively fed back to the input side so that the current proportional to the current setting signal flows through the current controlling element. Since the current control signal is applied to, it is possible to control the current instantaneously and also to perform precise control. Moreover, the control state can be easily set to the optimum state according to the application by changing the negative feedback amount.

【0012】また、構成2によれば、電流制御回路用電
源として直流電源に対して絶縁されたアイソレーション
電源を用い、この電流制御回路用電源のコモン電位がレ
ーザ励起用ランプのアノード電位と共通になるようにす
るとともに、電流設定用信号がアイソレーションアンプ
を介して電流制御回路に入力されるようにしたことか
ら、負帰還を直接入力側に加えても、レーザ励起用ラン
プのアノード電位が変化しても電流制御回路の動作に影
響を与えるようなことがないので、レーザ励起用ランプ
をカソード接地で用いることが可能となる。これによ
り、レーザ励起用ランプに加える予備電流やトリガ電圧
を直流電源の印加ルートと別個のルートから加えること
が可能となる。
According to the configuration 2, the isolation power supply insulated from the DC power supply is used as the power supply for the current control circuit, and the common potential of the power supply for the current control circuit is common to the anode potential of the laser excitation lamp. In addition, the current setting signal is input to the current control circuit via the isolation amplifier, so the anode potential of the laser excitation lamp will not change even if negative feedback is applied directly to the input side. Since the change does not affect the operation of the current control circuit, the laser excitation lamp can be used with the cathode grounded. As a result, it becomes possible to apply the preliminary current and the trigger voltage applied to the laser excitation lamp from a route different from the application route of the DC power supply.

【0013】さらに、構成3によれば、例えば、外部物
理量として、レーザ励起用ランプでレーザ媒体を励起し
て得たレーザ光の強度を選定すると、この発振レーザ光
を所定の強度になるように制御することが可能となる。
Further, according to the configuration 3, for example, when the intensity of the laser light obtained by exciting the laser medium with the laser exciting lamp is selected as the external physical quantity, the oscillated laser light has a predetermined intensity. It becomes possible to control.

【0014】[0014]

【実施例】図1はこの発明の一実施例にかかるレーザ励
起用ランプの電源装置の要部構成を示す図、図2は一実
施例の全体構成を示す図、図3は電流制御回路の動作説
明図、図4は負帰還量を変えた場合の電流制御回路の動
作説明図である。以下、これらの図面を参照にしながら
一実施例にかかるレーザ励起用ランプの電源装置を詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a power supply device for a laser excitation lamp according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of one embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a current control circuit. FIG. 4 is an operation explanatory diagram, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the current control circuit when the negative feedback amount is changed. Hereinafter, a power supply device for a laser excitation lamp according to an embodiment will be described in detail with reference to these drawings.

【0015】図1及び図2において、符号1はレーザ励
起用ランプたるフラッシュランプ、符号2は直流主電
源、符号3は電流制御素子、符号4は電流検出素子、符
号11はアイソレーション電源、符号12は電流設定用
信号を送出するコントローラ、符号13はアイソレーシ
ョンアンプである。
1 and 2, reference numeral 1 is a flash lamp which is a laser excitation lamp, reference numeral 2 is a DC main power supply, reference numeral 3 is a current control element, reference numeral 4 is a current detection element, reference numeral 11 is an isolation power supply, and reference numeral Reference numeral 12 is a controller that sends out a current setting signal, and reference numeral 13 is an isolation amplifier.

【0016】図2において、フラッシュランプ1には、
直流主電源2から電流制御素子3、電流検出素子4及び
逆流防止ダイオード5を介して発光電力が供給されるよ
うになっている。
In FIG. 2, the flash lamp 1 includes:
Light emission power is supplied from the DC main power source 2 through the current control element 3, the current detection element 4, and the backflow prevention diode 5.

【0017】フラッシュランプ1は、キセノンフラッシ
ュランプ等のランプで構成される。このフラッシュラン
プ1には、該フラッシュランプ1に予備電流を通ずるた
めのシマー電源6が、抵抗7及び逆流防止ダイオード8
を介して直流電源2と並列に接続されている。また、フ
ラッシュランプ1にはシマー電源6から予備電流の通電
を開始させるシマースターター9が接続されている。こ
のフラッシュランプ1は、シマー電源6によって予備電
流を通じた状態で直流電源2からパルス電流を通ずるこ
とにより、該フラッシュランプ1に流れた電流に応じて
発光するものである。この実施例ではシマー電源6とし
て、1600V、1000mAの直流電源を用いた。シ
マースターター9は10KV程度の高電圧のパルスをフ
ラッシュランプ1に印加するものである。
The flash lamp 1 is composed of a lamp such as a xenon flash lamp. The flash lamp 1 includes a simmer power supply 6 for passing a preliminary current through the flash lamp 1, a resistor 7 and a backflow prevention diode 8.
It is connected in parallel with the DC power supply 2 via. Further, a simmer starter 9 for starting energization of a preliminary current from a simmer power source 6 is connected to the flash lamp 1. The flash lamp 1 emits light in accordance with the current flowing through the flash lamp 1 by passing a pulse current from the DC power supply 2 in a state where a preliminary current is supplied by the simmer power supply 6. In this embodiment, a DC power source of 1600 V and 1000 mA was used as the simmer power source 6. The simmer starter 9 applies a high voltage pulse of about 10 KV to the flash lamp 1.

【0018】直流主電源2は、充電用電源21と、充電
用コンデンサ22とで構成されている。この実施例で
は、充電用電源21として、500V、2.5Aの直流
電源を用い、充電用コンデンサ22として、容量が8.
2mFで耐圧が400Vの電解コンデンサを2個直列に
して容量が4.1mFで耐圧が800Vのコンデンサと
したものを用いた。これにより、1パルス当たりの放電
量を60J、パルスの繰り返し数を20pps以下に設
定したとき、充電電圧の電圧降下を数パーセント(30
V程度)以下におさえることができ、2.5Aで充電す
ると、40msec以内に充電が完了する。
The DC main power supply 2 comprises a charging power supply 21 and a charging capacitor 22. In this embodiment, a 500V, 2.5A DC power source is used as the charging power source 21, and the capacity of the charging capacitor 22 is 8.
Two electrolytic capacitors having a withstand voltage of 400 V at 2 mF were connected in series to obtain a capacitor having a capacity of 4.1 mF and a withstand voltage of 800 V. As a result, when the discharge amount per pulse is set to 60 J and the number of pulse repetitions is set to 20 pps or less, the voltage drop of the charging voltage is set to several percent (30
It can be kept below about V), and if charged at 2.5 A, charging is completed within 40 msec.

【0019】電流制御素子3は、電解効果型トランジス
タ(FET)によって構成され、そのドレイン(D)端
子を直流主電源2側に接続し、ソース(S)端子をフラ
ッシュランプ1のアノード(A)側に接続するととも
に、ゲート(G)端子を電流制御回路10に接続したも
のである。すなわち、電流制御回路10によって電流制
御素子3のゲートに印加する電圧を制御することによ
り、ドレイン・ソース間の電流を制御してフラッシュラ
ンプ1に通ずる電流を制御するものである。この実施例
では、この電流制御素子3として、耐圧700V、最大
連続ドレイン電流7.8AのFETを24個並列にして
用いた。これにより、電流制御素子3に加わる電圧(直
流主電源2の電圧からフラッシュランプ1に加わる電圧
を引いた電圧)と流れる電流を考慮すると、パルス幅3
00μsec 以下であれば、600AまでがFETの安全
動作領域内となる。なお、このようなFETとしては、
例えば、International Rectifier 社製のIRF PE
50(商品名)を用いることができる。
The current control element 3 is composed of a field effect transistor (FET), its drain (D) terminal is connected to the DC main power source 2 side, and its source (S) terminal is the anode (A) of the flash lamp 1. The gate (G) terminal is connected to the current control circuit 10 while being connected to the side. That is, by controlling the voltage applied to the gate of the current control element 3 by the current control circuit 10, the current between the drain and the source is controlled to control the current flowing to the flash lamp 1. In this embodiment, as the current control element 3, 24 FETs having a breakdown voltage of 700 V and a maximum continuous drain current of 7.8 A were used in parallel. Thus, considering the voltage applied to the current control element 3 (voltage obtained by subtracting the voltage applied to the flash lamp 1 from the voltage of the DC main power supply 2) and the flowing current, the pulse width 3
If 00 μsec or less, up to 600 A is within the safe operation area of the FET. In addition, as such FET,
For example, IRF PE manufactured by International Rectifier
50 (trade name) can be used.

【0020】電流検出素子4は、5mオームの精密シャ
ント抵抗R3 によって構成されており、両端間に、該抵
抗を通過した電流に比例した電圧V2 を生じさせるもの
である。
The current detecting element 4 is composed of a precision shunt resistor R 3 having a resistance of 5 mΩ and produces a voltage V 2 across the resistor, which is proportional to the current passing through the resistor.

【0021】電流制御回路10は、アイソレーション電
源11によって駆動され、電流検出素子4で検出した電
流に対応した電圧V2 を入力側に負帰還して、コントロ
ーラ12からアイソレーションアンプ13を介して入力
される電流設定用信号VINに比例した電流が電流制御素
子3に流れるように該電流制御素子3に電流制御信号V
G を印加するものである。
The current control circuit 10 is driven by the isolation power supply 11 and negatively feeds back the voltage V 2 corresponding to the current detected by the current detection element 4 to the input side, and the controller 12 via the isolation amplifier 13. A current control signal V is applied to the current control element 3 so that a current proportional to the input current setting signal V IN flows through the current control element 3.
G is applied.

【0022】図1は、一実施例の要部構成たる電流制御
回路10の詳細構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a detailed structure of a current control circuit 10 which is a main part structure of one embodiment.

【0023】図1において、電流設定用信号VINは、入
力抵抗R4 を介してトランジスタTr2 のベース(B)
に加えられる。このトランジスタTr2 のコレクタ
(C)は、アイソレーション電源11の+15V電源に
接続され、一方、エミッタ(E)は抵抗R5 (1Kオー
ム)を介してアイソレーション電源11の−15V電源
に接続されている。さらに、トランジスタTr2 のエミ
ッタ(E)は抵抗R1 を介してトランジスタTr1 のベ
ース(B)に接続されているとともに、トランジスタT
1 のベース(B)は抵抗R2 を介して電流検出素子4
の一端部、すなわち、電流制御素子3への接続側に接続
されている。また、トランジスタTr1 のコレクタ
(C)は、電流制御素子3のドレイン(G)に接続され
ているとともに抵抗R6 (510オーム)を介してアイ
ソレーション電源11の+15V電源に接続され、一
方、エミッタ(E)はアイソレーション電源11のコモ
ンに接続されているとともに、電流検出素子4の他端
部、すなわち、フラッシュランプ1への接続側に接続さ
れている。
In FIG. 1, the current setting signal V IN is supplied to the base (B) of the transistor Tr 2 via the input resistor R 4.
Added to. The collector (C) of the transistor Tr 2 is connected to the + 15V power supply of the isolation power supply 11, while the emitter (E) is connected to the −15V power supply of the isolation power supply 11 via the resistor R 5 (1K ohm). ing. Further, the emitter (E) of the transistor Tr 2 is connected to the base (B) of the transistor Tr 1 via the resistor R 1, and
The base (B) of r 1 is connected to the current detecting element 4 via the resistor R 2.
Is connected to one end, that is, the connection side to the current control element 3. The collector (C) of the transistor Tr 1 is connected to the drain (G) of the current control element 3 and also connected to the + 15V power source of the isolation power source 11 via the resistor R 6 (510 ohm), while The emitter (E) is connected to the common of the isolation power supply 11, and is also connected to the other end of the current detection element 4, that is, the connection side to the flash lamp 1.

【0024】上記回路構成によれば、電流制御素子3の
ドレイン・ソース間電流Iは、次の(1) 式によって表さ
れる。
According to the above circuit configuration, the drain-source current I of the current control element 3 is expressed by the following equation (1).

【0025】 I=−{R2 /(R1 ・R3 )}VIN +{VBE1 +(R2 /R1 )VBE1 +R2 ・i0 }/R3 ……(1) ただし、(1) 式において、VBE1 は、トランジスタTr
1 のベース・エミッタ間電圧、i0 は、トランジスタT
1 のコレクタ電流である。図3は上記(1) 式をグラフ
に示したものである。図3において、縦軸は電流制御素
子3のドレイン・ソース間電流I、横軸は電流設定用信
号VINである。この図3から明らかなように、電流制御
素子3のドレイン・ソース間電流Iは、電流設定用信号
INに比例し、両者の関係は、角度θの直線で表され
る。ここで、角度θは、(1) 式の右辺第1項の係数のア
ークタンジェントであり、また、IOFFSETは、右辺第2
項の値である。すなわち、θ=tan -1{R2 /(R1
3 )}、IOFFSET={VBE1 +(R2 /R1 )VBE1
+R2 ・i0 }/R3 である。
I = − {R 2 / (R 1 · R 3 )} V IN + {V BE1 + (R 2 / R 1 ) V BE1 + R 2 · i 0 } / R 3 (1) However, In the formula (1), V BE1 is a transistor Tr
1 base-emitter voltage, i 0 is the transistor T
It is the collector current of r 1 . FIG. 3 is a graph showing the equation (1). In FIG. 3, the vertical axis represents the drain-source current I of the current control element 3, and the horizontal axis represents the current setting signal V IN . As is apparent from FIG. 3, the drain-source current I of the current control element 3 is proportional to the current setting signal V IN , and the relationship between the two is represented by a straight line with an angle θ. Here, the angle θ is the arctangent of the coefficient of the first term on the right side of the equation (1), and I OFFSET is the second term on the right side.
The value of the term. That is, θ = tan −1 {R 2 / (R 1 ·
R 3 )}, I OFFSET = {V BE1 + (R 2 / R 1 ) V BE1
+ R 2 · i 0 } / R 3 .

【0026】したがって、電流設定用信号VINとして、
+VB からマイナス側に立ち上がるパルスを用いると、
INのパルス波高VINA (横軸)に対する電流I(縦
軸)の関係は、図4に示されるようになる。この図4に
おいて、各直線は抵抗R2 を変えた場合の直線である。
すなわち、抵抗R2 を変えることにより負帰還量を変え
て直線の勾配を変えることができ、適切な制御を行うこ
とができる。
Therefore, as the current setting signal V IN ,
If you use a pulse that rises from + V B to the negative side,
The relationship between the pulse wave height V INA of V IN (horizontal axis) and the current I (vertical axis) is as shown in FIG. In FIG. 4, each straight line is a straight line when the resistance R 2 is changed.
That is, by changing the resistance R 2 , the amount of negative feedback can be changed to change the slope of the straight line, and appropriate control can be performed.

【0027】なお、アイソレーション電源11は、入力
側(一次側)と出力側(二次側)との間をフローティン
グした電源であり、この実施例では、TDK株式会社製
の2出力電源COP02(SH)(商品名)を用いた。
The isolation power supply 11 is a power supply that floats between the input side (primary side) and the output side (secondary side). In this embodiment, a two-output power supply COP02 (made by TDK Corporation) SH) (trade name) was used.

【0028】コントローラ12は、パルス波高が0〜1
5V、パルス幅が100〜300μsec 、繰り返し周波
数が0〜20ppsの範囲の任意の矩形波を送出できる
パルス発生装置を内蔵するもので、電流設定用信号VIN
を送出するものである。すなわち、この繰り返し周波数
の範囲でフラッシュランプ1を繰り返し発光させるため
の信号を送出する。
The controller 12 has a pulse wave height of 0 to 1
5V, pulse width 100~300Myusec, in which the repetition frequency is a built-in pulse generator capable of delivering an arbitrary rectangular wave range 0~20Pps, the current setting signal V IN
Is transmitted. That is, a signal for repeatedly causing the flash lamp 1 to emit light within this repeating frequency range is transmitted.

【0029】アイソレーションアンプ13は、入力端子
をフローティングすることにより、入力回路と出力回路
とを電気的に絶縁する機能を有するデバイスであり、こ
の実施例では日本バーブラウン株式会社製の絶縁アンプ
ISO106(商品名)を用いた。
The isolation amplifier 13 is a device having a function of electrically insulating the input circuit and the output circuit by floating the input terminal. In this embodiment, the isolation amplifier ISO106 manufactured by Nippon Burr Brown Co., Ltd. is used. (Trade name) was used.

【0030】上述の構成において、フラッシュランプ1
を所定の繰り返し周波数で繰り返し発光させるには、ま
ず、シマー電源6をシマースターターによりオンし、フ
ラッシュランプ1に100mA程度のシマー電流(予備
電流)流す。次に、コントローラ12を操作して、発光
時間、発光繰り返し周期及び発光強度(フラッシュラン
プ1に通ずる電流値)に対応した電流設定用信号(パル
ス)を電流制御回路10に送出する。これにより、電流
制御素子3に、上記電流設定用信号に応じた電流が流
れ、フラッシュランプ1を発光させる。
In the above structure, the flash lamp 1
In order to repeatedly emit light at a predetermined repetition frequency, first, the simmer power source 6 is turned on by the simmer starter, and a simmer current (preliminary current) of about 100 mA is applied to the flash lamp 1. Next, the controller 12 is operated to send a current setting signal (pulse) corresponding to the light emission time, the light emission repetition period, and the light emission intensity (current value flowing to the flash lamp 1) to the current control circuit 10. As a result, a current according to the current setting signal flows through the current control element 3, causing the flash lamp 1 to emit light.

【0031】この実施例によれば、電流制御回路10
は、電流検出素子4で検出した電流に対応した電圧(V
2 )を入力側に負帰還して電流設定用信号VINに比例し
た電流Iが電流制御素子3に流れるように該電流制御素
子3に電流制御信号VB を印加するようにしていること
から、瞬時の電流制御が可能となり、また、精密な制御
も可能となる。しかも、負帰還量を変えることにより制
御状態を用途に応じて容易に最良な状態に設定すること
もできる。
According to this embodiment, the current control circuit 10
Is the voltage (V that corresponds to the current detected by the current detection element 4
2 ) is negatively fed back to the input side to apply the current control signal V B to the current control element 3 so that the current I proportional to the current setting signal V IN flows to the current control element 3. In addition, instantaneous current control becomes possible, and precise control becomes possible. Moreover, the control state can be easily set to the optimum state according to the application by changing the negative feedback amount.

【0032】また、電流制御回路10を駆動する電源と
して、直流主電源2に対して絶縁されたアイソレーショ
ン電源11を用い、このアイソレーション電源11のコ
モン(P点)電位がフラッシュランプ1のアノード(Q
点)電位と共通になるようにするとともに、電流設定用
信号VINがアイソレーションアンプ13を介して電流制
御回路10に入力されるようにしたことから、負帰還を
直接入力側に加えても、フラッシュランプ1のアノード
電位の変化が電流制御回路10の動作に影響を与えるよ
うなことがないので、フラッシュランプ1をカソード接
地で用いることが可能となる。これにより、フラッシュ
ランプ1に加えるシマー電流やシマースターター9のト
リガ電圧を直流主電源2の印加ルートと別個のルートか
ら加えることを可能とした。
An isolation power supply 11 insulated from the DC main power supply 2 is used as a power supply for driving the current control circuit 10, and the common (P point) potential of the isolation power supply 11 is the anode of the flash lamp 1. (Q
Point) Since the current setting signal V IN is input to the current control circuit 10 via the isolation amplifier 13 while being common to the potential, even if negative feedback is directly applied to the input side. Since the change in the anode potential of the flash lamp 1 does not affect the operation of the current control circuit 10, the flash lamp 1 can be used with the cathode grounded. As a result, the simmer current applied to the flash lamp 1 and the trigger voltage of the simmer starter 9 can be applied from a route different from the application route of the DC main power supply 2.

【0033】また、コントローラ12を外部物理量に対
応する外部制御信号によって制御して、送出する電流設
定用信号をこの外部信号に依存して変化するように構成
し、この外部信号としてフラッシュランプ1でレーザ媒
体を励起して得たレーザ光の強度に関連した信号を選定
すると、この発振レーザ光を所定の適切な強度になるよ
うに制御を行うことができる。
Also, the controller 12 is controlled by an external control signal corresponding to an external physical quantity so that the current setting signal to be sent changes depending on this external signal. When a signal related to the intensity of the laser light obtained by exciting the laser medium is selected, the oscillation laser light can be controlled to have a predetermined appropriate intensity.

【0034】例えば、発振レーザ光でステンレス等の表
面反射の高い被加工物質を加工する場合においては、加
工の初期においては大出力のレーザ光を照射する必要が
あるが、表面が変質して吸収率が増大し始めた時点から
以後はレーザ出力を下げないと、過剰加工を生じてしま
う。したがって、このような場合には、被加工物の吸収
係数に依存する物理量(外部物理量)を外部制御信号と
して選定することにより、発振レーザ光強度が常に加工
に最適な強度となるように制御することができ、所望の
加工を行うことが可能になる。また、例えば、異なる複
数種類の材料が混在した被加工物であって、加工場所に
よって光吸収係数が異なるようなものを加工する場合に
おいても、被加工物の吸収係数に依存する物理量を外部
制御信号として選定することにより、同様に発振レーザ
光強度が常に加工に最適な強度となるように制御するこ
とができ、所望の加工を行うことが可能になる。
For example, when processing a material having a high surface reflection such as stainless steel with an oscillating laser beam, it is necessary to irradiate a high-power laser beam at the initial stage of processing, but the surface is altered and absorbed. If the laser output is not reduced from the time when the rate starts to increase, excessive processing will occur. Therefore, in such a case, the physical quantity that depends on the absorption coefficient of the workpiece (external physical quantity) is selected as the external control signal, so that the oscillation laser light intensity is controlled to always be the optimum intensity for processing. It is possible to perform desired processing. Further, for example, when processing a work piece in which a plurality of different kinds of materials are mixed and the light absorption coefficient is different depending on the processing place, the physical quantity depending on the absorption coefficient of the work piece is externally controlled. By selecting the signal as a signal, the intensity of the oscillated laser light can be controlled so as to be always the optimum intensity for processing, and desired processing can be performed.

【0035】なお、上述の一実施例では、電流制御素子
としてFETを用いた例をかかげた、これは、同様の作
用をなすIGBT(Insulated Gate Transistor )やジ
ャイアントトランジスタ等を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the FET is used as the current control element, but an IGBT (Insulated Gate Transistor), a giant transistor or the like having the same function may be used.

【0036】また、電流制御回路における負帰還の方式
として上述の一実施例では並列帰還並列注入方式を用い
たが、並列帰還直列注入方式を用いてもよい。
Although the parallel feedback parallel injection method is used as the negative feedback method in the current control circuit in the above embodiment, the parallel feedback series injection method may be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかるレ
ーザ励起用ランプの電源装置は、レーザ励起用ランプに
通ずる電流を制御する電流制御素子に印加する電流制御
信号を得る電流制御回路として、電流設定用信号を入力
して電流制御素子に電流制御信号を印加する回路であっ
て、電流検出素子で検出した電流に対応した信号を入力
側に負帰還して電流設定用信号に比例した電流が電流制
御素子に流れるように該電流制御素子に電流制御信号を
印加する回路を備えたものとしたこにより、応答性よく
かつ正確な電流制御を行うことを可能としたものであ
る。
As described in detail above, the power supply device for the laser excitation lamp according to the present invention is used as a current control circuit for obtaining a current control signal to be applied to the current control element for controlling the current flowing through the laser excitation lamp. , A circuit for inputting a current setting signal and applying the current control signal to the current control element, in which a signal corresponding to the current detected by the current detection element is negatively fed back to the input side and proportional to the current setting signal. By providing the circuit for applying the current control signal to the current control element so that the current flows through the current control element, it is possible to perform accurate current control with good responsiveness.

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

【図1】この発明の一実施例にかかるレーザ励起用ラン
プの電源装置の要部構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a power supply device for a laser excitation lamp according to an embodiment of the present invention.

【図2】一実施例の全体構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment.

【図3】電流制御回路の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of a current control circuit.

【図4】負帰還量を変えた場合の電流制御回路の動作説
明図であ
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a current control circuit when the amount of negative feedback is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フラシュランプ、2…直流主電源、3…電流制御素
子、4…電流検出素子、10…電流制御回路、11…ア
イソレーション電源、12…コントローラ、13…アイ
ソレーションアンプ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flash lamp, 2 ... DC main power supply, 3 ... Current control element, 4 ... Current detection element, 10 ... Current control circuit, 11 ... Isolation power supply, 12 ... Controller, 13 ... Isolation amplifier.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ励起用ランプと、 このレーザ励起用ランプを発光させる電力を供給する直
流電源と、 この直流電源から前記レーザ励起用ランプに通ずる電流
を、電流制御信号によって制御する電流制御素子と、 前記電流制御素子の電流制御信号を得る電流制御回路
と、 前記直流電源から前記レーザ励起用ランプに通ずる電流
を検出する電流検出素子とを有し、 前記電流制御回路は、電流設定用信号を入力して前記電
流制御素子に電流制御信号を印加する回路であって、前
記電流検出素子で検出した電流に対応した信号を入力側
に負帰還して前記電流設定用信号に比例した電流が前記
電流制御素子に流れるように該電流制御素子に電流制御
信号を印加する回路を備えたものであることを特徴とし
たレーザ励起用ランプの電源装置。
1. A laser excitation lamp, a DC power supply for supplying electric power for causing the laser excitation lamp to emit light, and a current control element for controlling a current flowing from the DC power supply to the laser excitation lamp by a current control signal. A current control circuit that obtains a current control signal of the current control element, and a current detection element that detects a current flowing from the DC power supply to the laser excitation lamp, and the current control circuit is a current setting signal. Is a circuit for inputting a current control signal to the current control element, wherein a signal corresponding to the current detected by the current detection element is negatively fed back to the input side to generate a current proportional to the current setting signal. A power supply device for a laser excitation lamp, comprising a circuit for applying a current control signal to the current control element so as to flow to the current control element.
【請求項2】 請求項1に記載のレーザ励起用ランプの
電源装置において、 前記電流制御回路を駆動する電流制御回路用電源として
前記直流電源に対して絶縁されたアイソレーション電源
を用い、この電流制御回路用電源のコモン電位が前記レ
ーザ励起用ランプのアノード電位と共通になるようにす
るとともに、 前記電流設定用信号がアイソレーションアンプを介して
前記電流制御回路に入力されるようにしたことを特徴と
するレーザ励起用ランプの電源装置。
2. The power supply device for a laser excitation lamp according to claim 1, wherein an isolation power supply insulated from said DC power supply is used as a power supply for a current control circuit which drives said current control circuit, and this current is used. The common potential of the power supply for the control circuit is made common with the anode potential of the lamp for laser excitation, and the current setting signal is input to the current control circuit via an isolation amplifier. Power supply device for the characteristic laser excitation lamp.
【請求項3】 請求項1または2のいずれかに記載のレ
ーザ励起用ランプの電源装置において、 前記電流設定用信号を、前記レーザ励起用ランプの発光
に関連して変化する外部物理量に関連した信号とするこ
とにより、前記電流制御素子に流れる電流を前記外部物
理量が所定の値になるように制御するようにしたことを
特徴とするレーザ励起用ランプの電源装置。
3. The power supply device for a laser excitation lamp according to claim 1, wherein the current setting signal is associated with an external physical quantity that changes in association with the light emission of the laser excitation lamp. A power supply device for a laser excitation lamp, wherein a current flowing through the current control element is controlled so that the external physical quantity has a predetermined value by using a signal.
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