JPH0645676A - 放電管用電源 - Google Patents

放電管用電源

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JPH0645676A
JPH0645676A JP19557792A JP19557792A JPH0645676A JP H0645676 A JPH0645676 A JP H0645676A JP 19557792 A JP19557792 A JP 19557792A JP 19557792 A JP19557792 A JP 19557792A JP H0645676 A JPH0645676 A JP H0645676A
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多加夫 和田
Koji Matsumoto
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CO2レーザ用の複数の放電管に同一の放電
電流を流し、その構成を簡略化すること。 【構成】 商用交流電源の電圧をコンバータで直流化
し、次にインバータで、たとえば20kHzの交流波形
を得、そのインバータ出力を、1次巻線が直列に接続さ
れる複数の昇圧トランスに与え、この昇圧トランスでた
とえば15kVの高電圧を発生して、整流回路で整流
し、各放電管に個別的に与える。さらにこの放電電流を
検出して、インバータからの電流出力を予め定める値に
保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CO2レーザ光を発生
するためなどに用いられる複数本の放電管を好適に駆動
するためなどに用いられる放電管用電源に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、CO2レーザ光を発生する複
数本の放電管は、直列に配置され、その一方端部には全
反射鏡が配置され、他方端部には半透過鏡が配置され、
レーザ光が半透過鏡から外部に放射され、そのレーザ光
を用いて加工などを行うことができる。このように複数
本、直列に配置される各放電管には、効率のよいレーザ
発振を得るために、各放電管の特性のばらつきにかかわ
らず、同一の電流を流す必要がある。ところが従来で
は、その複数の放電管は、共通の電源に電気的に並列に
接続されて駆動され、したがって放電管の特性のばらつ
きによって、各放電管毎に異なった電流が流れ、レーザ
発振の効率が低下することになる。
【0003】この問題を解決するために、各放電管毎
に、その放電管を個別的に駆動する電源を設け、放電電
流を各放電管に共通な同一値に保つようにすればよいけ
れども、そのようにすると、構成が明らかに大形化し、
コストアップになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構成
を簡略化し、しかも複数の放電管の放電電流を同一の値
にすることができるようにした放電管用電源を提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源と、
交流電源の出力が与えられ、1次巻線が直列に接続され
る複数の昇圧トランスと、昇圧トランスの2次巻線の各
出力をそれぞれ整流する複数の整流回路と、整流回路の
各整流出力が放電電極間にそれぞれ与えられる複数の放
電管とを含むことを特徴とする放電管用電源である。
【0006】また本発明は、各放電管の放電電流をそれ
ぞれ検出する手段と、放電電流検出手段の出力に応答
し、放電電流の和または平均値が予め定める値となるよ
うに交流電源を制御する手段とを含むことを特徴とす
る。
【0007】
【作用】本発明に従えば、交流電力を発生するインバー
タなどの交流電源からの出力を、放電管毎に個別的に設
けられる複数の昇圧トランスに与え、この昇圧トランス
の1次巻線は、直列に接続されており、各昇圧トランス
の2次巻線の出力を整流回路によって個別的に整流し、
各整流回路の出力を各放電管毎の対を成す放電電極間に
それぞれ与える。昇圧トランスの1次巻線は上述のよう
に直列に接続されているので、各1次巻線に流れる電流
は等しく、したがってその昇圧トランスの2次巻線に流
れる電流は、昇圧トランスの巻線比をaとするとき、1
次巻線に流れる電流のa倍であり、したがって昇圧トラ
ンスの2次電流は、それらのトランスの構成が同一であ
るとき、等しく、したがって放電管の放電電流は全て同
一値となる。
【0008】この昇圧トランスは、2次出力電圧が高
く、したがって前述の巻線比aは小さい。放電管のイン
ピーダンスは、1次巻線側から見るとa2倍となり、し
たがって放電管の特性、すなわちインピーダンスのばら
つきが存在しても、各昇圧トランスの1次側から見たイ
ンピーダンスはほぼ等しい値となり、こうして放電管の
特性のばらつきにかかわらず、各放電管の放電電流を同
一値とすることができる。
【0009】さらに本発明に従えば、各放電管の放電電
流を検出手段によって検出して、その放電電流の和、ま
たは平均値が、予め定める値となるように交流電源を制
御し、こうして直列接続された1次巻線に流れる電流を
一定の値に正確に保つことが可能になる。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の電気回路図であ
る。CO2レーザを発生するために放電管L11〜L1
4が一直線上に図2に示されるように配置され、放電管
L11〜L14内には、He,N2およびCO2の混合ガ
スが充填され、軸線方向に循環して流される。また同様
にして参照符L2,L3,L4,L5で示されるように
して、4本の放電管を直列に配置する。放電管L11〜
L14を総括的に参照符L1で示すことにする。放電管
L1〜L5間には全反射鏡M1,M2,M3,M4が配
置され、またこれらの放電管L1〜L5の列の一方の端
部には、全反射鏡M0が配置され、他方端部には半透過
鏡M5が配置される。こうしてレーザ発振が行われ、レ
ーザ光1が発生されて、加工などに用いられる。
【0011】再び図1を参照して、商用三相交流電源2
からのたとえば220Vの電力は、コンバータ3に与え
られて直流電圧を得、ライン4,5から、その直流電力
が導出され、インバータ6に与えられる。インバータ6
は、ライン7,8間に、たとえば20kHz、300V
の交流波形を導出し、交流電源として働く。
【0012】放電管L11〜L14毎に個別的に、同一
構成を有する昇圧トランスT11〜T14が設けられ、
これらの1次巻線9〜12は、直列に接続されて、イン
バータ6の出力ライン7,8に接続される。トランスT
11の2次巻線13の出力電圧は、たとえば15kVで
あり、1次巻線9の巻数N1と2次巻線13の巻数N2
との巻数比a(=N1/N2)は、たとえば1/200
である。トランスT11〜T14の2次巻線13〜16
の2次出力は、4つのダイオードから成る全波整流回路
17〜20によって整流される。整流回路17の直流出
力は、ライン21,22を経て放電管L11の放電電極
23,24に与えられ、放電管L11が放電する。ライ
ン22には電流検出のための抵抗R11が介在される。
同様にして放電管L12〜L14の放電電流を検出する
ために抵抗R12〜R14が設けられ、こうして検出さ
れた各放電管L11〜L14毎の放電電流を表す信号
は、制御回路25に与えられる。
【0013】制御回路25の具体的な構成は、図3に示
されている。放電管L11〜L14の放電電流は、参照
符I1〜I4で示されており、これらの放電電流I1〜
I4は、加算回路26において加算されて和(=I1+
I2+I3+I4)が求められ、さらに平均値演算回路
27において、それらの和の1/4の値である平均値I
aが求められる。
【0014】
【数1】
【0015】この平均値演算回路27の出力は減算回路
28に与えられ、また放電管電流設定回路29からの予
め定める各放電管L11〜L14毎の設定値Isを表す
信号も減算回路28に与えられる。この減算回路28
は、差(=Is−Ia)を表す信号を導出し、比例器3
0で予め定める定数kを掛算し、インバータ6にライン
31を介して信号を与える。
【0016】図4は、インバータ6の具体的な構成を示
す電気回路図である。このインバータ6では、コンバー
タ3からライン4,5を介する直流電力を導通/遮断す
るスイッチングトランジスタQ1〜Q4が設けられ、こ
れらのスイッチングトランジスタQ1〜Q4は、それら
のベースには、パルス幅を制御するパルス幅制御回路3
3からの制御信号が与えられる。トランジスタQ1〜Q
4の出力は、ライン7,8を介して前述のようにトラン
スT11〜T14の1次巻線9〜12に与えられる。ラ
イン7,8から交流電力が発生されるようにするため
に、トランジスタQ1〜Q4が導通し、かつスイッチン
グトランジスタQ2,Q3が遮断する第1半周期と、ト
ランジスタQ1,Q4が遮断し、トランジスタQ2,Q
3が導通する第2半周期とが交互に繰返されて、交流波
形が得られる。
【0017】放電管L11〜L14の放電電流がたとえ
ば減少したときには、減算回路28の偏差が大きくな
り、その偏差が零となるようにパルス幅制御回路33
は、スイッチングトランジスタQ1〜Q4の導通/遮断
の各期間であるパルス幅を大きくし、これによって放電
電流が大きくなるように制御する。
【0018】上述の実施例によれば、トランスT11〜
T14の1次巻線9〜12は、直列に接続されているの
で、それらの1次電流I1は全て等しい。2次巻線13
〜16の2次電流I2は、巻線比aを用いて表すと、数
2のとおりとなる。
【0019】
【数2】I2=a・I1 したがって2次電流は、換言すると放電管L11〜L1
4に流れる放電電流は、等しくなる。
【0020】また放電管L11〜L14に流れる放電電
流が等しくなる理由は、図5の等価回路を用いて説明す
ることも可能である。この図5は、トランスT11の1
次巻線9側から見たトランスT11、整流回路17、放
電電流検出用抵抗R11、および放電管L11を示す等
価回路図である。ここでr1はトランスT11の1次巻
線9の抵抗、x1は、その1次巻線9の漏洩リアクタン
ス、r2は、2次巻線13の抵抗、x2は、その2次巻
線13の漏洩リアクタンス、zは、放電管L11のイン
ピーダンスを示す。整流回路17のインピーダンスと抵
抗R11の抵抗値は小さいので図5では、省略する。1
次側から見て、放電管L11のインピーダンスは、a2
Zとなる。放電管L12,L13,L14のインピーダ
ンスをZ1,Z2,Z3とするとき、各トランスT12
〜T14は、前記トランスT11と同一構成を有すると
き、それらの1次側から見た放電管L12〜L14のイ
ンピーダンスは、a2Z1,a2Z2,a2Z3である。
ライン7,8間に与えられる電圧V11は、各トランス
T11〜T14毎の電圧V1〜V4の和であり、これら
の電圧V1〜V4は、一般的には、相互に異なってい
る。巻線比aが小さくなくても、電流I1は図5の等価
回路において共通に流れるので、各放電管L1〜L4の
インピーダンスZ,Z1,Z2,Z3が等しくなくて
も、2次電流は等しくなる。したがって同一構成を有す
るトランジスタT11〜T14の1次巻線9〜12から
見た各インピーダンスは全てほぼ等しく、そのため放電
管L11〜L14に上述のようにばらつきがあっても、
それによる放電電流のばらつきを防ぐことができ、放電
電流を等しくすることができる。
【0021】残余の放電管L2〜L5を駆動するための
電力は、共通のコンバータ3からライン4,5を経て、
ライン34を介して、放電管L11〜L14と同様な構
成によって、供給される。
【0022】図6は、本発明のさらに他の実施例の電気
回路図である。この実施例は前述の図1〜図5に示され
る実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。注目すべきはこの実施例では、放電管の数が増大し
たときなどに、それらの放電管L11〜L14に直列に
バラスト抵抗37〜40が接続され、これによって放電
管L11〜L14のインピーダンスのばらつきによる負
荷電流がばらつくことを防いでおり、各放電管L11〜
L14とバラスト抵抗37〜40とから成る4つの直列
回路が、並列に接続され、さらに、これらの放電管L1
1〜L14には、放電電流の検出を行うための抵抗R1
1が共通に設けられる。整流回路17、放電管L11〜
L14、バラスト抵抗37〜40および電流検出用抵抗
R11から成る回路41と同様にして、またトランスT
12〜T14に関しても、回路42〜44が設けられ
る。その他の構成は前述の実施例と同様である。
【0023】本発明の他の実施例として、平均値演算回
路27を省略し、加算回路26の出力を減算回路28に
与えるとともに、放電管電流設定回路29からは、これ
らの放電管L11〜L14の放電電流の加算値である設
定値を与えるようにしてもよい。
【0024】本発明は、CO2レーザの発生のための放
電管に関連して実施されるだけでなく、その他の構成に
関してもまた、実施することができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、インバー
タなどの交流電源からの出力を、複数の昇圧トランスの
直列接続された1次巻線に与え、この昇圧トランスの2
次巻線の各出力を整流回路で整流して放電管の放電電極
間にそれぞれ与えるようにしたので、交流電源を複数の
放電管に共通に設ければよく、構成が簡略化されるとと
もに、1次巻線に流れる電流、したがって放電管の放電
電流を同一値にすることができ、したがってこのような
放電管が、CO2レーザ光の放電管であるときには、レ
ーザ発振の効率を良好にし、レーザ光の品質の向上を図
ることができる。
【0026】さらに各放電管の放電電流を検出手段で検
出して、放電電流の和または平均値が予め定める値とな
るように交流電源を制御することによって、放電電流を
正確に前記予め定める値に保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体の電気回路図である。
【図2】CO2レーザ発生を行う全体の構成を示す図で
ある。
【図3】制御回路25の具体的な構成を示す電気回路図
である。
【図4】インバータ6の具体的な構成を説明する電気回
路図である。
【図5】トランスT11の1次巻線9側から見た等価回
路図である。
【図6】本発明の他の実施例の電気的構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 商用交流電源 3 コンバータ 6 インバータ 9〜12 1次巻線 13〜16 2次巻線 17〜20 全波整流回路 23,24 放電電極 25 制御回路 26 加算回路 27 平均値演算回路 28 減算器 29 放電管電流設定回路 30 比例器 33 パルス幅制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源と、 交流電源の出力が与えられ、1次巻線が直列に接続され
    る複数の昇圧トランスと、 昇圧トランスの2次巻線の各出力をそれぞれ整流する複
    数の整流回路と、 整流回路の各整流出力が放電電極間にそれぞれ与えられ
    る複数の放電管とを含むことを特徴とする放電管用電
    源。
  2. 【請求項2】 各放電管の放電電流をそれぞれ検出する
    手段と、 放電電流検出手段の出力に応答し、放電電流の和または
    平均値が予め定める値となるように交流電源を制御する
    手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の放電管用
    電源。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03115325A (ja) * 1989-09-28 1991-05-16 Sekisui Chem Co Ltd ポリエステルエラストマーの薄板状成形体
JPH06172507A (ja) * 1990-06-14 1994-06-21 Sekisui Chem Co Ltd ポリエステル共重合体及びポリエステル共重合体組成物
US5754580A (en) * 1996-10-10 1998-05-19 Daihen Corporation Carbon dioxide gas laser oscillation apparatus
JP2005236030A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ光出射方法とその装置

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