JPH07131096A - High-frequency power source and laser oscillator - Google Patents

High-frequency power source and laser oscillator

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JPH07131096A
JPH07131096A JP27666393A JP27666393A JPH07131096A JP H07131096 A JPH07131096 A JP H07131096A JP 27666393 A JP27666393 A JP 27666393A JP 27666393 A JP27666393 A JP 27666393A JP H07131096 A JPH07131096 A JP H07131096A
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JP
Japan
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frequency power
power supply
output
high frequency
frequency
Prior art date
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Application number
JP27666393A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiya Watanabe
良哉 渡邊
Tetsuo Tomisato
哲夫 冨里
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Toshiba Corp
DKK Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Denki Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Denki Kogyo Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07131096A publication Critical patent/JPH07131096A/en
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Abstract

PURPOSE:To set laser heads of a discharging load to an excellent impedance matching state before and after the discharge is started. CONSTITUTION:A high-frequency power source 34 comprises a high-frequency power source unit 11 having a DC power source 12 and an inverter 14, and a matching circuit 16 for supplying high-frequency power from the unit 11 to a laser gas-excited laser head 27 by high-frequency AC discharging. A PLL control unit 20 of the controller 30 detects an output voltage VA and an output current IA of the unit 11, and so PLL-controls an output frequency of the inverter 14 through an inverter control unit 23 that phases of the both substantially coincide. A phase detection signal level deciding unit 31 of the controller 30 stops control of the unit 20 of the unit 11 when the voltage VA and the current IA of the phase detection signal are less than predetermined levels, and instead fixes the output frequency of the unit 11 to an initial value F0 by a frequency initial value reference signal generator 32.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高周波電源装置及びこ
れを用いたレーザ発振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency power supply device and a laser oscillating device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の交流放電励起レーザ発振装置の一
例を図6に示す。即ち、高周波電源装置1は、高周波電
源部2,マッチング回路3,出力設定器4及び制御回路
5を備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows an example of a conventional AC discharge excitation laser oscillator. That is, the high frequency power supply device 1 includes a high frequency power supply unit 2, a matching circuit 3, an output setting device 4, and a control circuit 5.

【0003】高周波電源部2は、商用交流電源を高周波
電源に変換するものであり、その出力は、マッチング回
路3を介して放電性負荷たるレーザヘッド6の放電電極
7,7間に供給されるようになっている。このレーザヘ
ッド6は、共振器8,8を備えており、共振器8,8
は、放電電極7,7間の放電エネルギーを光変換及び増
幅してレーザLSを放出する。
The high frequency power source section 2 converts a commercial AC power source into a high frequency power source, and its output is supplied via a matching circuit 3 between discharge electrodes 7, 7 of a laser head 6 which is a discharge load. It is like this. The laser head 6 includes resonators 8 and 8, and the resonators 8 and 8 are provided.
Emits the laser LS by photo-converting and amplifying the discharge energy between the discharge electrodes 7, 7.

【0004】この場合、マッチング回路3は、放電電極
7,7間に加わる電圧を放電に必要な高電圧とするとと
もに、放電電流とのインピーダンスを整合し、高周波電
源のエネルギーが100%レーザヘッド6に伝達される
ように作用する。又、制御回路5は、高周波電源部2の
出力電圧が出力設定器4による設定値となるように高周
波電源部2を制御する。
In this case, the matching circuit 3 sets the voltage applied between the discharge electrodes 7 and 7 to a high voltage necessary for discharge, matches the impedance with the discharge current, and the energy of the high frequency power source is 100%. Acts to be transmitted to. Further, the control circuit 5 controls the high frequency power supply unit 2 so that the output voltage of the high frequency power supply unit 2 becomes the value set by the output setting device 4.

【0005】このような高周波交流放電によりレーザガ
スを励起するレーザ発振装置では、直流放電によりレー
ザガスを励起するレーザ発振装置とは異なり、放電電極
7,7をレーザガス中に露出する必要がなく、従って、
放電時に電極材料がレーザガス中に蒸発,飛散すること
がないので、レーザガス,放電電極7,7及び共振器
8,8の寿命が長くなり、運転経費が安価になる利点が
ある。
In the laser oscillator which excites the laser gas by such a high frequency alternating current discharge, unlike the laser oscillator which excites the laser gas by the direct current discharge, it is not necessary to expose the discharge electrodes 7, 7 in the laser gas, and therefore,
Since the electrode material does not evaporate and scatter into the laser gas during discharge, the service life of the laser gas, the discharge electrodes 7 and 7 and the resonators 8 and 8 is extended, and the operating cost is low.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振装置
においては、マッチング回路3による高周波電源インピ
ーダンスと放電インピーダンスとの整合は、通常、レー
ザヘッド6の定格出力となる電源出力付近で行なわれ
る。そして、この種のレーザ発振装置では、高周波電源
部2から見た放電インピーダンスはその高周波電源部2
の出力に応じて変化するので、レーザ光LSの出力を変
換させるべく高周波電源部2の出力を定格出力から低下
させていくと、高周波電源インピーダンスと放電インピ
ーダンスとの間で整合条件がくずれ、レーザヘッド6か
ら高周波電源部2への反射電力が増大し、結果として、
高周波電源部2における損失が増大し、レーザヘッド6
の発振不安定、或いは、高周波電源部2の破損等の悪影
響を及ぼす問題がある。
In the conventional laser oscillator, the matching between the high frequency power source impedance and the discharge impedance by the matching circuit 3 is usually performed near the power source output which is the rated output of the laser head 6. In the laser oscillator of this type, the discharge impedance seen from the high frequency power supply unit 2 is
Therefore, if the output of the high frequency power supply unit 2 is reduced from the rated output in order to convert the output of the laser light LS, the matching condition between the high frequency power supply impedance and the discharge impedance is broken, and the laser The reflected power from the head 6 to the high frequency power supply unit 2 increases, and as a result,
The loss in the high frequency power supply unit 2 increases, and the laser head 6
Oscillation instability, or a problem such as breakage of the high frequency power supply unit 2 is adversely affected.

【0007】而して、このような問題を解決するため
に、本発明者は他の複数の発明者とともに次のような技
術を改良開発した(特願平5−89738号)。
In order to solve such a problem, the present inventor has improved and developed the following technique with a plurality of other inventors (Japanese Patent Application No. 5-89738).

【0008】以下、その改良技術を図7に従って説明す
る。即ち、高周波電源部11は、与えられる3相の商用
交流電源を整流して可変の直流電源を得る直流電源部1
2と、この直流電源部12から直流母線13を介して与
えられる直流電源から高周波電源を得るべくスイッチン
グ素子たる4個のSIT14aをブリッジ接続してなる
電圧形インバータ14とから構成されている。そして、
インバータ14の出力端子は出力線15を介してインピ
ーダンス整合手段たる逆L形LC共振回路からなるマッ
チング回路16の入力端子に接続されている。
The improved technique will be described below with reference to FIG. That is, the high frequency power supply unit 11 rectifies the supplied three-phase commercial AC power supply to obtain a variable DC power supply unit 1.
2 and a voltage source inverter 14 in which four SITs 14a, which are switching elements, are bridge-connected in order to obtain a high frequency power from a DC power source supplied from the DC power source unit 12 via a DC bus 13. And
An output terminal of the inverter 14 is connected via an output line 15 to an input terminal of a matching circuit 16 composed of an inverted L-shaped LC resonance circuit as impedance matching means.

【0009】電圧検出器17及び電流検出器18は、出
力線15に配設されていて、高周波電源部11のインバ
ータ14の出力電圧及び出力電流を検出するもので、夫
々の出力端子は制御回路19におけるPLL制御部20
の高周波電圧検出部21及び高周波電流検出部22の入
力端子に夫々接続されている。そして、PLL制御部2
0は、高周波電圧検出部21及び高周波電流検出部22
が電圧検出器17及び電流検出器18からの出力電圧及
び出力電流を位相検出信号として検出すると、これらの
位相差に応じた位相差信号を出力するようになってお
り、その出力端子は、インバータ制御部23の入力端子
に接続されている。インバータ制御部23は、PLL制
御部20からの位相差信号に応じて制御信号を出力する
もので、その出力端子はインバータ14の制御入力端子
に接続されている。
The voltage detector 17 and the current detector 18 are arranged on the output line 15 and detect the output voltage and the output current of the inverter 14 of the high frequency power supply unit 11. Each output terminal has a control circuit. PLL control unit 20 in 19
Are connected to the input terminals of the high-frequency voltage detector 21 and the high-frequency current detector 22, respectively. Then, the PLL control unit 2
0 is a high-frequency voltage detector 21 and a high-frequency current detector 22.
Detects the output voltage and the output current from the voltage detector 17 and the current detector 18 as a phase detection signal, it outputs a phase difference signal corresponding to the phase difference between them, and its output terminal is an inverter. It is connected to the input terminal of the control unit 23. The inverter control unit 23 outputs a control signal according to the phase difference signal from the PLL control unit 20, and its output terminal is connected to the control input terminal of the inverter 14.

【0010】制御回路19の直流電源制御部24は、そ
の入力端子が出力設定手段たる出力設定器25の出力端
子に接続されていて、出力設定器25から与えられる出
力設定値に応じた制御信号を出力するようになってお
り、その出力端子は高周波電源部11の直流電源部12
の制御入力端子に接続されている。そして、以上によっ
て高周波電源装置26が構成されている。
The DC power supply control section 24 of the control circuit 19 has its input terminal connected to the output terminal of the output setting device 25, which is an output setting means, and the control signal corresponding to the output setting value given from the output setting device 25. Is output, and its output terminal is the DC power supply unit 12 of the high frequency power supply unit 11.
It is connected to the control input terminal of. The high frequency power supply device 26 is configured as described above.

【0011】放電性負荷たるレーザヘッド27は、対向
する放電電極28,28を有し、且つ、これらの放電電
極28,28の間隔間を挾んで対向する共振器29,2
9を有するものである。そして、このレーザヘッド27
において、一方の放電電極28は前記マッチング回路1
6の出力端子に接続され、他方の放電電極28は接地さ
れている。
The laser head 27, which is a discharge load, has discharge electrodes 28, 28 facing each other, and resonators 29, 2 facing each other with a gap between the discharge electrodes 28, 28.
It has 9 points. And this laser head 27
At one of the discharge electrodes 28, the matching circuit 1
6 and the other discharge electrode 28 is grounded.

【0012】次に、この改良技術の作用につき説明す
る。高周波電源部11から高周波電源が出力されると、
その出力電圧VAは、マッチング回路16により放電に
必要な高電圧になされて放電電極28,28間に印加さ
れるとともに、放電電流(負荷電流)Iとの位相が整合
される。従って、放電電極28,28間に高周波交流放
電が発生して、その放電エネルギーが共振器29,29
により光変換及び増幅されてレーザ光LSが取出され
る。
Next, the operation of this improved technique will be described. When high frequency power is output from the high frequency power supply unit 11,
The output voltage VA is made into a high voltage required for discharging by the matching circuit 16 and applied between the discharge electrodes 28, 28, and the phase of the output voltage VA is matched with the discharge current (load current) I. Therefore, a high frequency AC discharge is generated between the discharge electrodes 28, 28, and the discharge energy is generated by the resonators 29, 29.
The laser light LS is extracted after being optically converted and amplified.

【0013】更に、高周波電源部11からの出力電圧V
A及び出力電流IAは、電圧検出器17及び電流検出器
18により検出されて制御回路19の高周波電圧検出部
21及び高周波電流検出部22に与えられる。これによ
り、PLL制御部20は、出力電圧VAと出力電流IA
との位相差を検出して位相差信号をインバータ制御部2
3に与え、インバータ制御部23は、その位相差が略零
になるように発振周波数の制御信号を作り、インバータ
14に与えるようにする。そして、インバータ14は、
位相差が略零となるように、即ち、PLL制御により出
力電圧VAと出力電流IAとの位相が略一致するように
出力周波数を制御する。又、制御回路19の直流電源制
御部24は、出力設定器25からの出力設定値VRに応
じた制御信号を出力して高周波電源部11の直流電源部
12に与えるようになる。これにより、直流電源部12
は、出力電圧VDが出力設定値VRと略一致するように
その出力電圧VDを制御する。
Further, the output voltage V from the high frequency power source unit 11
The A and the output current IA are detected by the voltage detector 17 and the current detector 18, and are given to the high frequency voltage detection unit 21 and the high frequency current detection unit 22 of the control circuit 19. As a result, the PLL control unit 20 causes the output voltage VA and the output current IA.
And the phase difference signal is detected by the inverter control unit 2
3, the inverter control unit 23 creates a control signal of the oscillation frequency so that the phase difference becomes substantially zero, and supplies the control signal to the inverter 14. Then, the inverter 14
The output frequency is controlled so that the phase difference becomes substantially zero, that is, the phase of the output voltage VA and the output current IA substantially match by PLL control. Further, the DC power supply control unit 24 of the control circuit 19 outputs a control signal corresponding to the output set value VR from the output setting unit 25 and supplies it to the DC power supply unit 12 of the high frequency power supply unit 11. As a result, the DC power supply unit 12
Controls the output voltage VD so that the output voltage VD substantially matches the output set value VR.

【0014】而して、PLL制御部20による位相制御
と逆L形LC共振回路で構成されたマッチング回路16
によるインピーダンス整合とは、夫々単独で行なわれて
も意味をなさないが、両者を同時に行なうと、マッチン
グ回路16が高周波電源部11の出力電圧VAと負荷電
流Iとを略1対1で対応させる機能をあわせもつことは
電気回路理論から証明されている。
Thus, the phase control by the PLL control unit 20 and the matching circuit 16 constituted by the inverted L-shaped LC resonance circuit
Although it does not make sense to perform the impedance matching by each of them independently, the matching circuit 16 causes the output voltage VA of the high-frequency power supply unit 11 and the load current I to correspond to each other substantially in a one-to-one relationship. It has been proved from the electric circuit theory that it has both functions.

【0015】一方、放電時の放電性負荷たるレーザヘッ
ド27は、定電圧特性をもつ。従って、レーザヘッド2
7の放電エネルギーを制御するためには、放電電流Iを
パラメータとするのが最も効果的であり、ここでは、高
周波電源部11の出力電圧VAをパラメータとして制御
することにより、負荷電流Iを間接的に制御するように
している。
On the other hand, the laser head 27, which is a discharge load during discharge, has a constant voltage characteristic. Therefore, the laser head 2
In order to control the discharge energy of No. 7, it is most effective to use the discharge current I as a parameter, and here, by controlling the output voltage VA of the high frequency power supply unit 11 as a parameter, the load current I is indirectly measured. I try to control it.

【0016】ところで、図7に示すようなレーザ発振装
置においては、放電開始前と放電開始後とではインピー
ダンスが異なり、マッチング回路16の外部から見たイ
ンピーダンスも異なるようになる。
By the way, in the laser oscillator as shown in FIG. 7, the impedance before starting the discharge is different from that after starting the discharge, and the impedance seen from the outside of the matching circuit 16 is also different.

【0017】即ち、レーザ発振装置において、放電開始
後の等価回路は、図8に示すようになる。即ち、逆L形
LC発振回路からなるマッチング回路16は、インダク
タンスLm及びキャパシタンスCmとして示され、レー
ザヘッド27は、放電による電圧降下を与える抵抗成分
Rと、放電電極28,28間のキャパシタンス及び放電
電極28,28自身のキャパシタンスの和からなるキャ
パシタンス成分Cとからなる。又、放電開始前の等価回
路は、図9に示すようになる。即ち、レーザヘッド27
は、電圧降下を与える抵抗成分Rがなくなってキャパシ
タンス成分Cのみとなる。
That is, in the laser oscillator, the equivalent circuit after the start of discharge is as shown in FIG. That is, the matching circuit 16 composed of an inverted L-shaped LC oscillator circuit is shown as an inductance Lm and a capacitance Cm, and the laser head 27 has a resistance component R which gives a voltage drop due to discharge, a capacitance between the discharge electrodes 28 and 28, and a discharge. The electrodes 28, 28 and the capacitance component C which is the sum of the capacitances of the electrodes 28 themselves. The equivalent circuit before the start of discharge is as shown in FIG. That is, the laser head 27
, There is no resistance component R that gives a voltage drop, and there is only a capacitance component C.

【0018】従って、高周波電源部11の高周波出力の
出力周波数の初期値として、放電開始後のインピーダン
ス整合を与える周波数F(以下PLL周波数と称す)を
与えると、放電開始前において過渡的にイピーダンス不
整合の状態が生ずる問題がある。
Therefore, if the frequency F (hereinafter referred to as PLL frequency) that provides impedance matching after the start of discharge is given as the initial value of the output frequency of the high-frequency output of the high-frequency power supply section 11, the impedance is transiently changed before the start of discharge. There is a problem that a matching state occurs.

【0019】そこで、このような問題を解決するために
は、高周波電源部11の出力周波数の初期値として放電
開始前の共振周波数F0(図9の等価回路の共振周波
数)を与えることが考えられる。この場合、レーザ発振
装置の放電開始時の共振周波数の変動に対しては、PL
L制御は充分に追随する速度を有するので、理論的に
は、放電開始前及び放電開始後とも良好なインピーダン
ス整合状態によるレーザ発振装置の運転が可能になる。
Therefore, in order to solve such a problem, it is conceivable to give the resonance frequency F0 (the resonance frequency of the equivalent circuit of FIG. 9) before the start of discharge as the initial value of the output frequency of the high frequency power supply section 11. . In this case, the fluctuation of the resonance frequency at the start of discharge of the laser oscillator is
Since the L control has a speed sufficient to follow, theoretically, it is possible to operate the laser oscillator in a good impedance matching state both before and after the start of discharge.

【0020】ところで、図7において、レーザ発振装置
の運転中において高周波電源装置26の出力設定が零に
された場合には、制御装置19におけるPLL制御部2
0の高周波電圧検出部21及び高周波電流検出部22に
より検出される出力電圧VA及び出力電流IAはともに
零になる。又、レーザ発振装置の運転中において高周波
電源装置26の出力設定が定格出力に比し小さい場合に
は、前述したようにPLL制御部20によって検出され
る出力電圧VA及び出力電流IAの信号レベルも小さく
なり、多くの誤差成分を含むようになる。従って、実際
の運転においては、高周波電源装置26の出力設定が一
定値未満の場合には、PLL制御部20により検出され
る出力電圧VA及び出力電流IAに含まれる誤差成分の
ためにPLL制御の正常な動作は保障できなくなくるも
のであり、即ち、高周波電源装置26の出力周波数が出
力電圧VAと出力電流IAとの位相を略一致させる値と
はならないことになる。
By the way, in FIG. 7, when the output setting of the high frequency power supply device 26 is set to zero during the operation of the laser oscillator, the PLL control unit 2 in the control device 19 is operated.
The output voltage VA and the output current IA detected by the high frequency voltage detection unit 21 and the high frequency current detection unit 22 of 0 are both zero. When the output setting of the high frequency power supply 26 is smaller than the rated output during the operation of the laser oscillator, the signal levels of the output voltage VA and the output current IA detected by the PLL control unit 20 are also as described above. It becomes small and contains many error components. Therefore, in the actual operation, when the output setting of the high frequency power supply device 26 is less than a certain value, the PLL control is performed due to an error component included in the output voltage VA and the output current IA detected by the PLL control unit 20. Normal operation cannot be guaranteed, that is, the output frequency of the high-frequency power supply device 26 does not become a value that causes the output voltage VA and the output current IA to substantially match in phase.

【0021】以上のように、レーザヘッド27が放電動
作していない状態においては、PLL制御部20が検出
する出力電圧VA及び出力電流IAは一定レベル未満の
状態にあるので、たとえ、高周波電源部11の出力周波
数の初期値として放電開始前の共振周波数F0を与えた
としても、この共振周波数F0はPLL制御にとっては
無意味なものとなってしまって、放電開始前及び放電開
始後とも良好なインピーダンス整合状態を保つようにす
るという目的は達成できなくなる。
As described above, since the output voltage VA and the output current IA detected by the PLL control unit 20 are below a certain level when the laser head 27 is not in the discharging operation, even if the high frequency power supply unit is used. Even if the resonance frequency F0 before the start of discharge is given as the initial value of the output frequency of 11, this resonance frequency F0 becomes meaningless for the PLL control, and is good both before and after the start of discharge. The purpose of maintaining the impedance matching state cannot be achieved.

【0022】一方、図7に示すレーザ発振装置におい
て、負荷インピーダンスは、主として負荷のキャパシタ
ンス成分の値により固体差をもつ。即ち、レーザ発振装
置の放電開始後の等価回路(図8)及び放電開始前の等
価回路(図9)において、放電電極28,28間のキャ
パシタンス及び放電電極28,28自身のキャパシタン
スの合成であるキャパシタンス成分Cは、主に、放電電
極28,28の形状によって決定されるので、レーザ発
振装置のもつキャパシタンス成分は、放電電極28,2
8の形状に応じた固体差をもつようになる。
On the other hand, in the laser oscillator shown in FIG. 7, the load impedance has an individual difference mainly depending on the value of the capacitance component of the load. That is, in the equivalent circuit after the start of discharge (FIG. 8) and the equivalent circuit before the start of discharge (FIG. 9) of the laser oscillator, the capacitance between the discharge electrodes 28, 28 and the capacitance of the discharge electrodes 28, 28 themselves are combined. Since the capacitance component C is mainly determined by the shape of the discharge electrodes 28, 28, the capacitance component of the laser oscillator is the discharge electrodes 28, 2
8 has a solid difference according to the shape.

【0023】この場合、レーザ発振装置の負荷インピー
ダンスの固体差が、高周波電源部11の出力周波数の変
動により調整できる範囲内であれば問題はないが、その
出力周波数の上限値との間で調整できる範囲を逸脱する
ことがある。このように、負荷インピーダンスの固体差
が高周波電源部11の出力周波数の上限値と下限値との
間で調整できない場合には、出力周波数は、上限値,下
限値又は本来のPLL周波数の高調波か或いは分数調波
のいずれかの値になる。そして、このような場合には、
高周波電源部11の高周波出力の可変範囲である出力周
波数の上限値と下限値との間でインピーダンス整合が実
現できるように、マッチング回路16のインピーダンス
Lm及びキャパシタンスCmの値を調整する必要があ
る。
In this case, there is no problem as long as the individual difference in the load impedance of the laser oscillator is within a range that can be adjusted by the fluctuation of the output frequency of the high frequency power supply unit 11, but it is adjusted with the upper limit value of the output frequency. It may deviate from what is possible. In this way, when the individual difference in the load impedance cannot be adjusted between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency of the high frequency power supply unit 11, the output frequency is the upper limit value, the lower limit value or a harmonic of the original PLL frequency. Or it will be either a subharmonic value. And in such cases,
It is necessary to adjust the values of the impedance Lm and the capacitance Cm of the matching circuit 16 so that impedance matching can be realized between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency that is the variable range of the high frequency output of the high frequency power supply unit 11.

【0024】又、上述したようにして、マッチング回路
16のインダクタンスLm及びキャパシタンスCmを調
整したとしても、レーザガスの組成の変化或いは放電電
極28,28の形状の変化等により負荷インピーダンス
のキャパシタンス成分が変化することもあり得る。とり
わけ、これらの場合には、何らかの異常現象に関係があ
ることが多く、この意味でもPLL周波数を把握するこ
とは重要である。
Even if the inductance Lm and the capacitance Cm of the matching circuit 16 are adjusted as described above, the capacitance component of the load impedance changes due to a change in the composition of the laser gas or a change in the shape of the discharge electrodes 28, 28. It is possible to do it. Especially, in these cases, it is often related to some abnormal phenomenon, and in this sense, it is important to understand the PLL frequency.

【0025】しかしながら、図7に示す構成では、高周
波電源部11とレーザヘッド27との間のインピーダン
ス整合が、高周波電源部11の出力周波数の上限値と下
限値との間で実現できなかった場合に、これを判定する
ことができない。特に、高周波電源部11の出力周波数
の上限値と下限値との間で、本来のPLL周波数の高調
波か或いは分数調波による引込みを生じた場合には、正
常な引込みによるものと区別は極めて困難であった。
However, in the configuration shown in FIG. 7, when impedance matching between the high frequency power supply unit 11 and the laser head 27 cannot be realized between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency of the high frequency power supply unit 11. However, this cannot be determined. In particular, when the pull-in by the harmonic of the original PLL frequency or the subharmonic occurs between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency of the high frequency power supply unit 11, it is very distinct from the normal pull-in. It was difficult.

【0026】従って、本発明の第1の目的は、放電性負
荷の放電開始前及び放電開始後とも良好なインピーダン
ス整合状態とすることができる高周波電源装置を提供す
ることにある。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a high frequency power supply device capable of achieving a good impedance matching state before and after the start of discharge of a discharge load.

【0027】本発明の第2の目的は、放電性負荷とのイ
ンピーダンス整合が出力周波数の上限値と下限値との間
で実現できていない可能性のある場合に、これを判定す
ることができる高周波電源装置を提供することにある。
The second object of the present invention is to judge the impedance matching with the discharge load when it may not be realized between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency. It is to provide a high frequency power supply device.

【0028】本発明の第3の目的は、レーザヘッドの放
電開始前及び放電開始後ともに良好なインピーダンス整
合状態とすることができるレーザ発振装置を提供するこ
とにある。
A third object of the present invention is to provide a laser oscillating device capable of achieving a good impedance matching state both before and after the start of discharge of the laser head.

【0029】本発明の第4の目的は、レーザヘッドとの
インピーダンス整合が高周波電源装置の出力周波数の上
限値と下限値との間で実現できていない可能性のある場
合に、これを判定することができるレーザ発振装置を提
供するにある。
A fourth object of the present invention is to judge if impedance matching with the laser head may not be realized between the upper limit value and the lower limit value of the output frequency of the high frequency power supply device. A laser oscillating device capable of performing the above is provided.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の高周波電
源装置は、商用交流電源を高周波電源に変換する高周波
電源部と、この高周波電源部と放電性負荷との間に設置
され、負荷電流と前記高周波電源部の出力電圧とを略1
対1の関係に整合するインピーダンス整合手段と、前記
高周波電源部の出力電圧及び出力電流を位相検出信号と
して検出してこれらの位相が略一致するように前記高周
波電源部の出力周波数を制御するとともに、前記高周波
電源部の高周波出力の設定をその出力電圧をパラメータ
として行なう制御手段とを具備し、前記制御手段を、前
記位相差検出信号が一定レベル未満のときには、前記高
周波電源部の出力電圧と出力電流との位相を略一致させ
るための出力周波数の制御を停止し、代りに、前記高周
波電源部の出力周波数を、その上限値と下限値との範囲
で予め設定された周波数初期値に固定するように構成す
るところに特徴を有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high frequency power supply device, which is installed between a high frequency power supply part for converting a commercial AC power supply into a high frequency power supply, and the high frequency power supply part and a discharge load. And the output voltage of the high frequency power supply unit are approximately 1
An impedance matching unit that matches the relationship of 1 and an output voltage and an output current of the high frequency power supply unit are detected as a phase detection signal, and the output frequency of the high frequency power supply unit is controlled so that these phases substantially match each other. A control means for setting the high-frequency output of the high-frequency power supply section using the output voltage as a parameter, wherein the control means controls the output voltage of the high-frequency power supply section when the phase difference detection signal is below a certain level. The control of the output frequency for substantially matching the phase with the output current is stopped, and instead, the output frequency of the high-frequency power supply unit is fixed to a preset frequency initial value in the range between the upper limit value and the lower limit value. It is characterized in that it is configured to do.

【0031】請求項2記載の高周波電源装置は、請求項
1記載のものと同様に、高周波電源部,インピーダンス
整合手段及び制御手段を設けるとともに、外部から操作
されるスイッチ手段を設け、前記制御手段を、前記スイ
ッチ手段が操作されたときには、前記高周波電源部の出
力電圧と出力電流との位相を略一致させるための出力周
波数の制御を停止し、代りに、前記高周波電源部の出力
周波数を、その上限値と下限値とこれらの範囲で予め設
定された周波数初期値とのいずれかに固定するように構
成するところに特徴を有する。
The high-frequency power supply device according to a second aspect is similar to the high-frequency power source device according to the first aspect, in which a high-frequency power source portion, impedance matching means and control means are provided, and also switch means which is operated from the outside is provided. When the switch means is operated, the control of the output frequency for making the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply unit substantially match is stopped, and instead, the output frequency of the high frequency power supply unit is changed to It is characterized in that it is configured to be fixed to any one of the upper limit value, the lower limit value and the frequency initial value preset in these ranges.

【0032】請求項3記載の高周波電源装置は、制御手
段を、高周波電源部の出力電圧と出力電流の位相を略一
致させるための出力周波数の制御が正常に行なわれてい
るか否かを報知する報知信号を出力するように構成する
ところに特徴を有する。
In the high frequency power supply device according to a third aspect of the present invention, the control means is informed as to whether or not the control of the output frequency for making the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply part substantially coincide with each other. It is characterized in that it is configured to output a notification signal.

【0033】請求項4記載のレーザ発振装置は、請求項
1,2又は3記載の高周波電源装置を用いて高周波交流
放電によりレーザガスを励起するように構成するところ
に特徴を有する。
A laser oscillating device according to a fourth aspect is characterized in that the high frequency power supply device according to the first, second or third aspect is used to excite a laser gas by a high frequency AC discharge.

【0034】[0034]

【作用】請求項1記載の高周波電源装置によれば、制御
手段は、位相検出信号(高周波電源部の出力電圧及び出
力電流)が一定レベル未満のときには、高周波電源部の
出力周波数を予め定められた周波数初期値に固定して運
転させる。換言すれば、制御手段は、位相検出信号が一
定レベル以上のときのみPLL制御による運転を行なわ
せることになる。従って、放電性負荷の放電開始前及び
放電開始後とも良好なインピーダンス整合状態とするこ
とができる。
According to the high frequency power supply device of the present invention, the control means predetermines the output frequency of the high frequency power supply unit when the phase detection signal (output voltage and output current of the high frequency power supply unit) is less than a certain level. The frequency is fixed to the initial value and the operation is performed. In other words, the control means causes the operation by the PLL control only when the phase detection signal is at a certain level or higher. Therefore, a good impedance matching state can be achieved before and after the discharge of the discharge load is started.

【0035】この場合、制御手段は、位相検出信号が一
定レベル未満のとき(PLL制御が正常に行なわれない
とき)には、報知信号を出力するので、報知信号の有無
によって周波数初期値による運転かPLL制御による運
転かを操作者が判断することができる(請求項3)。
In this case, the control means outputs a notification signal when the phase detection signal is below a certain level (when the PLL control is not normally performed), so that the operation based on the frequency initial value depends on the presence or absence of the notification signal. It is possible for the operator to determine whether the operation is based on the PLL control or the PLL control (claim 3).

【0036】請求項2記載の高周波電源装置によれば、
制御手段は、前記スイッチ手段が操作されたときには、
前記高周波電源部の出力電圧と出力電流との位相を略一
致させるための出力周波数の制御を停止し、代りに、前
記高周波電源部の出力周波数を、その上限値と下限値と
予め設定された周波数初期値とのいずれかに固定する。
従って、その後、PLL制御を再開して高周波電源部の
出力周波数の変化を測定して周波数の引込み状態を観察
することにより、正常にPLL制御が行なわれているか
否かを判定することができる。
According to the high frequency power supply device of claim 2,
The control means, when the switch means is operated,
The control of the output frequency for substantially matching the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply unit is stopped, and instead, the output frequency of the high frequency power supply unit is preset with its upper limit value and lower limit value. It is fixed to either the initial frequency value.
Therefore, thereafter, by restarting the PLL control and measuring the change in the output frequency of the high frequency power supply unit and observing the frequency pull-in state, it is possible to determine whether or not the PLL control is normally performed.

【0037】この場合、制御手段は、PLL制御による
周波数引込み完了時に報知信号を出力するので、周波数
引込み完了を操作者が知ることができる(請求項3)。
In this case, the control means outputs the notification signal when the frequency pull-in by the PLL control is completed, so that the operator can know the frequency pull-in completion (claim 3).

【0038】請求項4記載のレーザ発振装置によれば、
放電性負荷たるレーザヘッドに対して請求項1,2又は
3と同様の作用効果が得られる。
According to the laser oscillator of the fourth aspect,
With respect to the laser head, which is a discharge load, the same effects as those of claim 1, 2 or 3 can be obtained.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例につき、図1を
参照して説明するに、図1においては図7と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について
のみ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. Will be described only.

【0040】即ち、制御手段たる制御回路30は、制御
回路19と同様に、PLL制御部20,インバータ制御
部23及び直流電源制御部24を有するとともに、位相
検出信号レベル判定部31,周波数初期値(F0)基準
信号発生部32及び切換スイッチ33を有する。そし
て、切換スイッチ33において、可動接片cはインバー
タ制御部23の入力端子に接続され、一方の固定接片b
はPLL制御部20の出力端子に接続され、他方の出力
端子aは周波数初期値基準信号発生部32の出力端子に
接続されている。又、位相検出信号レベル判定部31の
両入力端子は、電圧検出器17及び電流検出器18の出
力端子に夫々接続されている。
That is, like the control circuit 19, the control circuit 30 as the control means has the PLL control section 20, the inverter control section 23 and the DC power supply control section 24, and also has the phase detection signal level determination section 31 and the initial frequency value. (F0) The reference signal generator 32 and the changeover switch 33 are included. Then, in the changeover switch 33, the movable contact piece c is connected to the input terminal of the inverter control section 23, and one fixed contact piece b is connected.
Is connected to the output terminal of the PLL control unit 20, and the other output terminal a is connected to the output terminal of the frequency initial value reference signal generation unit 32. Further, both input terminals of the phase detection signal level determination unit 31 are connected to output terminals of the voltage detector 17 and the current detector 18, respectively.

【0041】この場合、位相検出信号レベル判定部31
は、電圧検出器17及び電流検出器18からの出力電圧
VA及び出力電流IAを位相検出信号として入力して、
これらが夫々一定レベル以上のときには、切換スイッチ
33の接片(c−b)間をオンさせ、これらが夫々一定
レベル未満のときには、切換スイッチ33の接片(c−
a)間をオンさせるとともに、出力端子から報知信号と
してインターフェース出力信号IFSaを出力するよう
になっており、これによって図示しない報知器例えば報
知ランプが点灯される。
In this case, the phase detection signal level determination unit 31
Inputs the output voltage VA and the output current IA from the voltage detector 17 and the current detector 18 as a phase detection signal,
When these are respectively above a certain level, the contact pieces (c-b) of the changeover switch 33 are turned on, and when these are below a certain level respectively, the contact piece (c-b) of the changeover switch 33 is turned on.
A) is turned on, and an interface output signal IFSa is output from the output terminal as a notification signal, whereby an unillustrated notification device such as a notification lamp is turned on.

【0042】そして、制御回路30は、高周波電源部1
1及びマッチング回路16とともに高周波電源装置34
を構成するものである。
Then, the control circuit 30 includes the high frequency power source unit 1.
1 and matching circuit 16 together with high frequency power supply 34
It is what constitutes.

【0043】次に、本実施例の作用につき述べる。尚、
放電性負荷たるレーザヘッド27が正常に発振してレー
ザ光LSを出力する場合の動作は、図7に示す改良技術
と同様であり、この場合には、切換スイッチ33の接片
(c−b)間がオンされている。
Next, the operation of this embodiment will be described. still,
The operation when the laser head 27, which is a discharge load, oscillates normally and outputs the laser light LS is the same as in the improved technique shown in FIG. 7. In this case, the contact piece (c-b) of the changeover switch 33 is used. ) Is turned on.

【0044】今、位相検出信号レベル判定部31が検出
する位相検出信号たる出力電圧VA及び出力電流IAが
夫々一定レベルに達しなかった場合には、位相検出信号
レベル判定部31は、切換スイッチ33の接片(c−
b)間をオフさせ且つ接片(c−a)間をオンさせると
ともに、出力端子からインタフェース出力信号IFSa
を出力する。
If the output voltage VA and the output current IA, which are the phase detection signals detected by the phase detection signal level determination unit 31, have not reached the respective fixed levels, the phase detection signal level determination unit 31 operates the changeover switch 33. Contact piece (c-
b) is turned off and the contact piece (c-a) is turned on, and the interface output signal IFSa is output from the output terminal.
Is output.

【0045】従って、切換スイッチ33の接片(c−
b)間のオフにより、PLL制御部20による高周波電
源部11のPLL制御が停止され、代りに、切換スイッ
チ33の接片(c−a)間のオンにより、周波数初期値
基準信号発生部32からの周波数初期値(F0)基準信
号がインバータ制御部23に与えられる。これにより、
インバータ14は高周波出力の出力周波数が周波数初期
値F0(初期値F0は上限値FHと下限値FLとの間に
設定されている。)に固定されるように制御される。
Therefore, the contact piece (c-
By turning off during b), the PLL control of the high frequency power supply unit 11 by the PLL control unit 20 is stopped, and instead, by turning on between the contact pieces (ca) of the changeover switch 33, the frequency initial value reference signal generating unit 32 is turned on. The frequency initial value (F0) reference signal from is supplied to the inverter control unit 23. This allows
The inverter 14 is controlled so that the output frequency of the high frequency output is fixed to the frequency initial value F0 (the initial value F0 is set between the upper limit value FH and the lower limit value FL).

【0046】その後、周波数初期値F0に固定された高
周波電源装置34の運転により、高周波出力の出力電圧
VA及び出力電流IAが一定レベル以上になった場合に
は、位相検出信号レベル判定部31は、切換スイッチ3
3の接片(c−a)間をオフさせ且つ接片(c−b)間
をオンさせるとともに、出力端子からのインタフェース
出力信号IFSaの出力を停止させる。従って、切換ス
イッチ33の接片(c−b)間のオンにより、PLL制
御部20からの位相差信号がインバータ制御部23に与
えられるようになり、以て、高周波電源部11のPLL
制御が再開される。
After that, when the output voltage VA and the output current IA of the high frequency output become higher than a certain level due to the operation of the high frequency power supply device 34 fixed to the frequency initial value F0, the phase detection signal level determination unit 31 , Changeover switch 3
The three contact pieces (c-a) are turned off and the contact pieces (c-b) are turned on, and the output of the interface output signal IFSa from the output terminal is stopped. Therefore, the phase difference signal from the PLL control unit 20 is given to the inverter control unit 23 by turning on the contact pieces (c-b) of the changeover switch 33, and thus the PLL of the high frequency power supply unit 11 is turned on.
Control is resumed.

【0047】このように、本実施例によれば、高周波電
源部11の高周波出力の出力電圧VA及び出力電流IA
が一定レベル未満のときには、高周波電源部11のPL
L制御を停止させて、代りに、高周波電源部11をその
出力周波数が予め定められた周波数初期値F0になるよ
うに固定して運転させ、前記出力電圧VA及び出力電流
IAが一定レベル以上のときには、高周波電源部11を
PLL制御により運転させるようにしたので、レーザヘ
ッド27の放電開始前及び放電開始後とも良好なインピ
ーダンス整合状態での運転が可能になる。
As described above, according to this embodiment, the output voltage VA and the output current IA of the high frequency output of the high frequency power supply section 11 are obtained.
Is less than a certain level, the PL of the high frequency power supply 11 is
The L control is stopped, and instead, the high frequency power supply unit 11 is fixedly operated so that its output frequency becomes a predetermined frequency initial value F0, and the output voltage VA and the output current IA are above a certain level. At this time, since the high frequency power supply unit 11 is operated by the PLL control, it is possible to operate the laser head 27 in a good impedance matching state before and after the start of discharge.

【0048】しかも、高周波電源部11からの出力電圧
VA及び出力電流IAが一定レベル未満のときには、位
相検出信号レベル判定部31からインタフェース出力信
号IFSaを出力させるようにしたので、このインタフ
ェース出力信号IFSaの有無により、操作者は、現
在、高周波電源部11が周波数初期値F0で運転されて
いるか、或いは、PLL制御により運転されているかの
判断を行なうことができる。
Moreover, when the output voltage VA and the output current IA from the high-frequency power supply unit 11 are below a certain level, the phase detection signal level determination unit 31 outputs the interface output signal IFSa. By the presence or absence of the above, the operator can determine whether the high frequency power supply unit 11 is currently operating at the frequency initial value F0 or the PLL control.

【0049】図2は本発明の第2の実施例を示すもので
あり、図1と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Only the different parts will be described below.

【0050】即ち、制御手段たる制御回路35は、前記
制御回路30とは異なり、位相検出信号レベル判定部3
1及び切換スイッチ33を有しておらず、代りに、高周
波電源部11の出力周波数の上限値(FH)を与える周
波数上限値基準信号を発生する周波数上限値基準信号発
生部36及び下限値(FL)を与える周波数下限値基準
信号を発生する周波数下限値基準信号発生部37を有す
るとともに、外部から操作されるスイッチ手段たる選択
スイッチ38を備えている。
That is, unlike the control circuit 30, the control circuit 35 as the control means is different from the control circuit 30 in that the phase detection signal level determination section 3 is provided.
1 and a changeover switch 33 are not provided, and instead, a frequency upper limit reference signal generating unit 36 and a lower limit value (for generating a frequency upper limit reference signal that gives an upper limit value (FH) of the output frequency of the high frequency power supply unit 11 are generated. In addition to having a frequency lower limit value reference signal generating section 37 for generating a frequency lower limit value reference signal for giving FL), a selection switch 38 which is a switch means operated from the outside is provided.

【0051】この選択スイッチ38において、第1の固
定接片aはPLL制御部20の出力端子に接続され、第
2の固定接片bは周波数初期値基準信号発生部32の出
力端子に接続され、第3の固定接片cは周波数上限値基
準信号発生部36の出力端子に接続され、第4の固定接
片dは周波数下限値基準信号発生部37の出力端子に接
続され、可動接片eはインバータ制御部23の入力端子
に接続されている。尚、PLL制御部20は、PLL制
御により周波数引込みが完了したときには報知信号とし
てインタフェース出力信号IFSbを出力するようにな
っており、これによって図示しない報知器例えば報知ラ
ンプが点灯される。そして、この制御回路35は、高周
波電源部11及びマッチング回路16とともに高周波電
源装置39を構成するものである。
In the selection switch 38, the first fixed contact piece a is connected to the output terminal of the PLL control section 20, and the second fixed contact piece b is connected to the output terminal of the frequency initial value reference signal generation section 32. , The third fixed contact piece c is connected to the output terminal of the frequency upper limit value reference signal generating section 36, and the fourth fixed contact piece d is connected to the output terminal of the frequency lower limit value reference signal generating section 37. e is connected to the input terminal of the inverter control unit 23. The PLL control unit 20 outputs the interface output signal IFSb as a notification signal when the frequency pull-in is completed by the PLL control, and this causes a notifying device (not shown) such as a notification lamp to be turned on. The control circuit 35 constitutes a high frequency power supply device 39 together with the high frequency power supply section 11 and the matching circuit 16.

【0052】次に、この第2の実施例の作用につき、図
3及び図4をも参照しながら説明する。高周波電源部1
1とレーザヘッド27とのインピーダンス整合が、高周
波電源部11の出力周波数の上限値FHと下限値FLと
の間で実現できていない可能性がある場合、或いは、本
来のPLL周波数Fの高調波か分数調波による引込みが
生じた場合には、正常な周波数引込みに比し安定でない
ので、選択スイッチ38を操作することにより周波数に
外乱を与えることによって、その判定が可能になる。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. High frequency power supply 1
1 and the laser head 27 may not be impedance-matched between the upper limit value FH and the lower limit value FL of the output frequency of the high frequency power supply unit 11, or a harmonic of the original PLL frequency F. When the pull-in by the subharmonic occurs, it is not stable as compared with the normal pull-in of frequency. Therefore, by operating the selection switch 38, the frequency can be disturbed to make the determination.

【0053】即ち、選択スイッチ38を外部から操作す
ることにより、接片(e−a)間をオフさせ、接片(e
−b)間,接片(e−c)間或いは接片(e−d)間を
オンさせる。従って、選択スイッチ38の接片(e−
a)間のオフによりPLL制御部20によるPLL制御
は停止され、接片(e−b)間,接片(e−c)間或い
は接片(e−d)間のオンにより高周波電源部11の出
力周波数は初期値F0,上限値FH或いは下限値FLに
固定される。その後、選択スイッチ38を再度操作して
接片(e−a)間をオンさせると、PLL制御部20に
よる高周波電源部11のPLL制御が再開される。この
状態で、時間経過による周波数の変化を測定して周波数
の引込み状態を観察することによって、正常にPLL制
御が行なわれているか否かの判断が可能になる。
That is, by operating the selection switch 38 from the outside, the contact piece (e-a) is turned off, and the contact piece (e-a) is turned off.
-B), the contact pieces (e-c) or the contact pieces (ed) are turned on. Therefore, the contact piece (e-
The PLL control by the PLL control unit 20 is stopped by turning off a) and the high frequency power supply unit 11 is turned on by turning on between the contact pieces (e-b), between the contact pieces (e-c) or between the contact pieces (e-d). Output frequency is fixed to an initial value F0, an upper limit value FH or a lower limit value FL. After that, when the selection switch 38 is operated again to turn on the contact pieces (e-a), the PLL control of the high frequency power supply unit 11 by the PLL control unit 20 is restarted. In this state, it is possible to determine whether or not the PLL control is normally performed by measuring the frequency change over time and observing the frequency pull-in state.

【0054】この様子を図3及び図4に従って述べる。
本来のPLL周波数Fが高周波電源部11の出力周波数
の下限値FLより低く、本来のPLL周波数Fの高調波
の1つである高調波F´が高調波電源部11の出力周波
数の上限値FHと下限値FLとの間にあるとする(図3
参照)。この場合、選択スイッチ38の操作により周波
数上限値基準信号発生部36を選択して高周波電源部1
1の出力周波数を上限値FHにすると、高調波F´によ
り引込みが生ずることがあるが(図3の(イ)の状
態)、選択スイッチ38の操作により周波数下限値基準
信号発生部37を選択して高周波電源部11の出力周波
数を下限値FLにすると、本来のPLL周波数Fにより
引込みが生ずる。しかしながら、高周波電源部11の出
力周波数は下限値FL未満にはならないので、その出力
周波数は下限値FLに固定される(図3の(ロ)の状
態)。
This state will be described with reference to FIGS.
The original PLL frequency F is lower than the lower limit value FL of the output frequency of the high frequency power supply unit 11, and the harmonic F ′, which is one of the harmonics of the original PLL frequency F, is the upper limit value FH of the output frequency of the harmonic power supply unit 11. And the lower limit value FL (see FIG. 3).
reference). In this case, the high frequency power supply unit 1 is selected by operating the selection switch 38 to select the frequency upper limit reference signal generating unit 36.
When the output frequency of 1 is set to the upper limit value FH, the harmonic F ′ may cause pull-in (state (A) of FIG. 3), but the lower limit frequency reference signal generator 37 is selected by operating the selection switch 38. Then, when the output frequency of the high frequency power supply unit 11 is set to the lower limit value FL, the pull-in occurs at the original PLL frequency F. However, since the output frequency of the high frequency power supply unit 11 does not become lower than the lower limit value FL, the output frequency is fixed to the lower limit value FL (state (B) of FIG. 3).

【0055】尚、図示はしないが、本来のPLL周波数
Fが高周波電源部11の出力周波数の上限値FHより高
く、本来のPLL周波数Fの分数調波の1つである分数
調波が高周波電源部11の出力周波数の上限値FHと下
限値FLとの間にある場合には、選択スイッチ38の操
作により高周波電源部11の出力周波数を下限値FLに
すると、分数調波により引込みが生ずることがあるが、
選択スイッチ38の操作により高周波電源部11の出力
周波数を上限値FHにすると、本来のPLL周波数Fに
より引込みが生ずる。しかしながら、高周波電源部11
の出力周波数は上限値FHを超えるようにはならないの
で、その出力周波数は上限値FHに固定される。
Although not shown, the original PLL frequency F is higher than the upper limit value FH of the output frequency of the high frequency power supply section 11, and the subharmonic which is one of the subharmonics of the original PLL frequency F is the high frequency power supply. When the output frequency of the high frequency power supply unit 11 is set to the lower limit value FL by operating the selection switch 38 when the output frequency of the unit 11 is between the upper limit value FH and the lower limit value FL, pull-in occurs due to subharmonic. But there is
When the output frequency of the high frequency power supply unit 11 is set to the upper limit value FH by operating the selection switch 38, the original PLL frequency F causes pull-in. However, the high frequency power supply unit 11
Since the output frequency of does not exceed the upper limit value FH, the output frequency is fixed to the upper limit value FH.

【0056】一方、本来のPLL周波数Fが高周波電源
部11の出力周波数の上限値FLと下限値FLとの間に
あった場合には(図4参照)、選択スイッチ38により
高周波電源部11の出力周波数の上限値FHにしたとき
(図4の(ハ)の状態)、下限値FLにしたとき(図4
の(ニ)の状態)のいずれにおいてもPLL周波数Fに
より引込みが生じ、PLL制御部20が出力端子からイ
ンタフェース出力信号IFSbを出力する。
On the other hand, when the original PLL frequency F is between the upper limit value FL and the lower limit value FL of the output frequency of the high frequency power supply unit 11 (see FIG. 4), the output frequency of the high frequency power supply unit 11 is selected by the selection switch 38. When the upper limit value FH is set (state (C) of FIG. 4) and when the lower limit value FL is set (FIG. 4).
In any of the (d) states, the PLL frequency F causes pull-in, and the PLL control unit 20 outputs the interface output signal IFSb from the output terminal.

【0057】従って、この第2の実施例によれば、高周
波電源部11と放電性負荷たるレーザヘッド27とのイ
ンピーダンス整合が高周波電源部11の出力周波数の上
限値FHと下限値FLとの間で実現できていない可能性
のある場合には、選択スイッチ38を操作して高周波電
源部11の出力周波数を測定することによりそれを判断
することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the impedance matching between the high frequency power source section 11 and the laser head 27, which is a discharge load, is between the upper limit value FH and the lower limit value FL of the output frequency of the high frequency power source section 11. If there is a possibility that it has not been realized by the above, it can be judged by operating the selection switch 38 and measuring the output frequency of the high frequency power supply section 11.

【0058】しかも、選択スイッチ38の操作に基づい
てPLL周波数により引込みが完了したときには、PL
L制御部20がインタフェース出力信号IFSbを出力
して報知ランプを点灯させるようにしたので、この場合
には、特に高周波電源部11の出力周波数を測定する必
要はない。
Moreover, when the pull-in is completed at the PLL frequency based on the operation of the selection switch 38, the PL
Since the L control unit 20 outputs the interface output signal IFSb to light the notification lamp, it is not necessary to measure the output frequency of the high frequency power supply unit 11 in this case.

【0059】図5は本発明の第3の実施例を示すもので
あり、図1及び図2と同一部分には同一符号を付して説
明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Only different parts will be described below.

【0060】制御手段としての制御回路40は、図1に
示す制御回路30の構成要素と図2に示す制御回路35
の構成要素とを全て有するものであり、特に、図1及び
図2と異なるところは、切換スイッチ38の固定接片c
を選択スイッチ38の第1の固定接片aに接続した構成
にある。
The control circuit 40 as the control means is composed of the components of the control circuit 30 shown in FIG. 1 and the control circuit 35 shown in FIG.
Of the fixed contact piece c of the changeover switch 38.
Is connected to the first fixed contact piece a of the selection switch 38.

【0061】従って、選択スイッチ38の接片(e−
a)間をオンさせた場合には、図1に示す第1の実施例
と同様の作用効果が得られ、選択スイッチ38の接片
(e−a)間をオフさせ且つ接片(e−b)間,接片
(e−c)間或いは接片(e−d)間をオンさせた場合
には、図2に示す第2の実施例と同様の作用効果が得ら
れるようになる。
Therefore, the contact piece (e-
When the switch a) is turned on, the same effect as that of the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained, and the switch (e-a) of the selection switch 38 is turned off and the switch (e-). When b), contact piece (e-c) or contact piece (ed) is turned on, the same operation and effect as those of the second embodiment shown in FIG. 2 can be obtained.

【0062】尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例
にのみ限定されるものではなく、例えば、高周波電源装
置はレーザ発振装置のみならず高周波電源を必要とする
放電性負荷全般に適用し得る等、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings. For example, the high frequency power supply device is applied not only to the laser oscillation device but also to all discharge loads requiring a high frequency power supply. Needless to say, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the invention.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次のような効果を奏する。請求項1記載の高周波電
源装置によれば、位相検出信号が一定レベル未満のとき
には、高周波電源部の出力電圧と出力電流の位相が略一
致するようにする制御を停止させるとともに、前記高周
波電源部の出力周波数を予め定められた周波数初期値に
固定するようにしたので、放電性負荷の放電開始前及び
放電開始後ともに良好なインピーダンス整合状態とする
ことができる。
Since the present invention is as described above, it has the following effects. According to the high frequency power supply device of claim 1, when the phase detection signal is below a certain level, the control for making the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply unit substantially coincide with each other is stopped, and the high frequency power supply unit is also provided. Since the output frequency of is fixed to a predetermined frequency initial value, a good impedance matching state can be achieved both before and after the discharge of the discharge load is started.

【0064】請求項2記載の高周波電源装置によれば、
スイッチ手段が操作されたときには、高周波電源部の出
力電圧と出力電流の位相が略一致するようにする制御を
停止させるとともに、前記高周波電源部の出力周波数を
上限値,下限値又は予め定められた周波数初期値のいず
れかに固定するようにしたので、放電性負荷とのインピ
ーダンス整合が高周波電源部の出力周波数が上限値と下
限値との間で実現できていない可能性がある場合には、
これを判定することができる。
According to the high frequency power supply device of claim 2,
When the switch means is operated, the control for making the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply unit substantially coincide with each other is stopped, and the output frequency of the high frequency power supply unit is set to an upper limit value, a lower limit value or a predetermined value. Since it is fixed to one of the initial frequency values, impedance matching with a discharge load may not be realized when the output frequency of the high frequency power supply section is between the upper limit value and the lower limit value.
This can be determined.

【0065】請求項3記載の高周波電源装置によれば、
高周波電源部の出力電圧と出力電流との位相を略一致さ
せる制御が正常に行なわれているか否かを報知する報知
信号が得られるので、作業上便利である。
According to the high frequency power supply device of claim 3,
Since a notification signal for notifying whether or not the control for substantially matching the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply unit is normally performed, it is convenient in terms of work.

【0066】請求項4記載のレーザ発振装置によれば、
請求項1,2又は3記載の高周波電源装置をレーザガス
の高周波放電の励起に用いるようにしたので、レーザヘ
ッドの場合でも請求項1,2又は3に記載された構成か
ら得られる効果を奏する。
According to the laser oscillator of the fourth aspect,
Since the high frequency power supply device according to claim 1, 2 or 3 is used for exciting the high frequency discharge of the laser gas, the effect obtained from the configuration according to claim 1, 2 or 3 can be obtained even in the case of a laser head.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す電気的構成図FIG. 1 is an electrical configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す電気的構成図FIG. 2 is an electrical configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】PLL制御が正常に行なわれていない場合の周
波数変移図
FIG. 3 is a frequency shift diagram when PLL control is not normally performed.

【図4】PLL制御が正常に行なわれている場合の周波
数変移図
FIG. 4 is a frequency shift diagram when PLL control is normally performed.

【図5】本発明の第3の実施例を示す電気的構成図FIG. 5 is an electrical configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】従来例を示す電気的構成図FIG. 6 is an electrical configuration diagram showing a conventional example.

【図7】改良技術を示す電気的構成図FIG. 7 is an electrical configuration diagram showing an improved technique.

【図8】放電点灯時の等価回路図FIG. 8 is an equivalent circuit diagram when the discharge is lit.

【図9】放電未点灯時の等価回路図FIG. 9 is an equivalent circuit diagram when the discharge is not lit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図面中、11は高周波電源部、12は直流電源部、14
はインバータ、16はマッチング回路(インピーダンス
整合手段)、20はPLL制御部、21は高周波電圧検
出部、22は高周波電流検出部、23はインバータ制御
部、24は直流電源制御部、25は出力設定器、27は
レーザヘッド(放電性負荷)、28は放電電極、29は
共振器、30は制御回路(制御手段)、31は位相検出
信号レベル判定部、32は周波数初期値基準信号発生
部、34は高周波電源装置、35は制御回路(制御手
段)、36は周波数上限値基準信号発生部、37は周波
数下限値基準信号発生部、38は選択スイッチ(スイッ
チ手段)、39は高周波電源装置、40は制御回路(制
御手段)、41は高周波電源装置を示す。
In the drawings, 11 is a high frequency power supply unit, 12 is a DC power supply unit, 14
Is an inverter, 16 is a matching circuit (impedance matching means), 20 is a PLL control unit, 21 is a high frequency voltage detection unit, 22 is a high frequency current detection unit, 23 is an inverter control unit, 24 is a DC power supply control unit, and 25 is output setting. , 27 is a laser head (dischargeable load), 28 is a discharge electrode, 29 is a resonator, 30 is a control circuit (control means), 31 is a phase detection signal level determination unit, 32 is a frequency initial value reference signal generation unit, 34 is a high frequency power supply device, 35 is a control circuit (control means), 36 is a frequency upper limit value reference signal generator, 37 is a frequency lower limit value reference signal generator, 38 is a selection switch (switch means), 39 is a high frequency power supply device, Reference numeral 40 denotes a control circuit (control means), and 41 denotes a high frequency power supply device.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用交流電源を高周波電源に変換する高
周波電源部と、 この高周波電源部と放電性負荷との間に設置され、負荷
電流と前記高周波電源部の出力電圧とを略1対1の関係
に整合するインピーダンス整合手段と、 前記高周波電源部の出力電圧及び出力電流を位相検出信
号として検出してこれらの位相が略一致するように前記
高周波電源部の出力周波数を制御するとともに、前記高
周波電源部の高周波出力の設定をその出力電圧をパラメ
ータとして行なう制御手段とを具備し、 前記制御手段は、前記位相検出信号が一定レベル未満の
ときには、前記高周波電源部の出力電圧と出力電流との
位相を略一致させるための出力周波数の制御を停止し、
代りに、前記高周波電源部の出力周波数を、その上限値
と下限値との範囲で予め設定された周波数初期値に固定
するように構成されていることを特徴とする高周波電源
装置。
1. A high-frequency power supply unit for converting a commercial AC power supply into a high-frequency power supply; and a high-frequency power supply unit installed between the high-frequency power supply unit and a discharge load, wherein a load current and an output voltage of the high-frequency power supply unit are approximately 1: 1. The impedance matching means to match the relationship of, the output voltage and the output current of the high-frequency power supply unit is detected as a phase detection signal, and the output frequency of the high-frequency power supply unit is controlled so that these phases substantially match, And a control means for setting the high frequency output of the high frequency power supply using the output voltage as a parameter, wherein the control means outputs the output voltage and the output current of the high frequency power supply when the phase detection signal is below a certain level. Stop the control of the output frequency to make the phases of
Instead, the high-frequency power supply device is configured to fix the output frequency of the high-frequency power supply unit to a preset frequency initial value in the range between the upper limit value and the lower limit value.
【請求項2】 商用交流電源を高周波電源に変換する高
周波電源部と、 この高周波電源部と放電性負荷との間に設置され、負荷
電流と前記高周波電源部の出力電圧とを略1対1の関係
に整合するインピーダンス整合手段と、 前記高周波電源部の出力電圧及び出力電流を位相検出信
号として検出してこれらの位相が略一致するように前記
高周波電源部の出力周波数を制御するとともに、前記高
周波電源部の高周波出力の設定をその出力電圧をパラメ
ータとして行なう制御手段と、 外部から操作されるスイッチ手段とを具備し、 前記制御手段は、前記スイッチ手段が操作されたときに
は、前記高周波電源部の出力電圧と出力電流との位相を
略一致させるための出力周波数の制御を停止し、代り
に、前記高周波電源部の出力周波数を、その上限値と下
限値とこれらの範囲で予め設定された周波数初期値との
いずれかに固定するように構成されていることを特徴と
する高周波電源装置。
2. A high frequency power source section for converting a commercial AC power source into a high frequency power source, and a high frequency power source section installed between the high frequency power source section and a discharge load, wherein a load current and an output voltage of the high frequency power source section are approximately 1: 1. The impedance matching means to match the relationship of, the output voltage and the output current of the high-frequency power supply unit is detected as a phase detection signal, and the output frequency of the high-frequency power supply unit is controlled so that these phases substantially match, The high frequency power supply section comprises a control means for setting a high frequency output using the output voltage as a parameter, and a switch means operated from the outside. The control means, when the switch means is operated, the high frequency power supply section. Control of the output frequency for making the phases of the output voltage and the output current substantially coincide with each other, and instead, the output frequency of the high frequency power supply unit is set to the upper limit value. High-frequency power supply apparatus characterized by being configured to secure the one of the lower limit and the preset frequency initial value in these ranges.
【請求項3】 制御手段は、高周波電源部の出力電圧と
出力電流の位相を略一致させるための出力周波数の制御
が正常に行なわれているか否かを報知する報知信号を出
力するように構成されていることを特徴とする請求項1
又は2記載の高周波電源装置。
3. The control means outputs a notification signal for notifying whether or not the control of the output frequency for making the phases of the output voltage and the output current of the high frequency power supply section substantially coincide with each other is normally performed. Claim 1 characterized by the above.
Or the high frequency power supply device according to 2.
【請求項4】 請求項1,2または3記載の高周波電源
装置を用いて高周波交流放電によりレーザガスを励起す
るようにしたことを特徴とするレーザ発振装置。
4. A laser oscillating device, wherein the high frequency power supply device according to claim 1, 2 or 3 is used to excite a laser gas by a high frequency AC discharge.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010521834A (en) * 2007-02-27 2010-06-24 コヒーレント・インク Power combiner
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