JPS6244077A - Power source for repetitive discharge - Google Patents

Power source for repetitive discharge

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Publication number
JPS6244077A
JPS6244077A JP18468685A JP18468685A JPS6244077A JP S6244077 A JPS6244077 A JP S6244077A JP 18468685 A JP18468685 A JP 18468685A JP 18468685 A JP18468685 A JP 18468685A JP S6244077 A JPS6244077 A JP S6244077A
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JP
Japan
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current
discharge
switching means
reactor
power source
Prior art date
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Application number
JP18468685A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Hoshi
敏彦 星
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6244077A publication Critical patent/JPS6244077A/en
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Abstract

PURPOSE:To shorten the rising time of a discharge current of a discharge tube by connecting a series circuit of a reactor and load switching means through power source switching means with a DC power source, and supplying a pulse current to the tube. CONSTITUTION:Power source switching means 22 conducts or stops an electric energy of a DC power source 21 with a load side under the control of a controller 27. When the switching means 21 is closed under the condition that load switching means 24 is closed, a DC voltage is fed, for example, to a reactor as current converting means 23. Then, the means 24 interrupts when a DC current arrives at the sufficient value to fire a discharge tube 26 to feed the DC current to the tube 25 connected in parallel with the means 24 so that discharge and lighting take place. When this DC current arrives at a certain upper limit value, the means 22 is first interrupted, the means 24 is then conducted to stop feeding a discharge current to the tube 26.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の属する技術分野】[Technical field to which the invention pertains]

この発明は、放電管に放電電流をパルス状に繰返して供
給する電源装置に関し、とくに放電管が加工用固体レー
ザ発振のための励起ランプである場合に好適なものであ
る。
The present invention relates to a power supply device that repeatedly supplies a discharge current in a pulsed manner to a discharge tube, and is particularly suitable when the discharge tube is an excitation lamp for oscillating a solid-state laser for machining.

【従来技術とその問題点】[Prior art and its problems]

現在の加工用固体レーザは、発振の安定性が良いことと
比較的出力が大きいことの理由でNd : YAGをレ
ーザ媒質とするものにほとんど限定される。 レーザ媒質のNd : YAGは、イツトリウム・アル
ミニウム・ガーネット(YJIsO+z)と呼ぶ光学結
晶に、約1%のatの重量比でNdを含有させたもので
、棒状に形成される。両端を鏡面研磨し、その上に無反
射コーティングを施す。側面は、すりガラス状にしてお
いて、励起光がYAG棒全体に吸収されやすいようにし
である。なお、YAG棒は、500〜800nmの光を
吸収して、いわゆる励起状態となり、1.06μ慄付近
のレーザ光を発振する。そして、その出力形態は、通常
、連続繰返しのノーマルパルスである。これは、短い時
間の間にパルス的に集中されたレーザ光であり、いわゆ
る切れ味を良くするため高エネルギ密度をもたせたもの
である。 この連続繰返しのノーマルパルスは、励起ランプをパル
ス的に点灯し、つまりフラッシュランプとし、ランプ点
灯時間幅とランプ電流値を電気的に制御することにより
レーザ出力波形を制御して得られる。そして、これには
低速繰返しのノーマルパルスと高速繰返しのノーマルパ
ルスとがある。 具体的には、低速繰返しのものは、パルス幅が、0.1
msから10msで、パルス繰返し周波数が毎秒50パ
ルス以下くらいまでのものである。出力レベルは平均出
力値400Wとしてピーク出力値で10〜20KI4に
達する。高速繰返しのものは、パルス幅が0.1〜20
m5で、パルス繰返し周波数が100から速いものでは
200パルス/秒(pps)  <らいになる。出力レ
ベルでは、平均出力値400Wとしてピーク出力値はI
KWになる。 そしてフラッシュランプとしては、寿命の長さ、信顛性
、使いやすさなどの観点からキセノン(Xe)ガスまた
はクリプトン(Kr)ガスを用いた直管形の放電管が広
く採用されている。両者の発光スペクトルの違いのため
、ランプの放電電流密度の大きさや点灯パルス幅などに
よってレーザ出力効率に差がでる。このため、用途に応
じてこれらは使い分けられている。上述した低速繰返し
パルス用にはキセノン(Xe)ガスを用いた放電管が一
般的であり、高速繰返しパルスで点灯するものでは、ク
リプトン(Kr)ガスを用いた放電管の方が、効率の面
で良好のようである。 さて、上述したノーマルパルス、とくに100ppsも
しくはそれ以上のいわゆる高速繰返しのものにおいて、
速い速度でランプの点滅を繰返すためには、ランプの放
電の立ち上がり時間を速くし、また放電の消弧時間を短
くする必要がある。 従来、大容量のコンデンサ・バンクに抵抗を通して電気
エネルギを蓄えておき、一方サイリスタ等のスイッチを
用いトリガトランスを介してトリガ電圧をランプの周囲
に巻かれた線に加え、その誘起した電磁界により封入ガ
ス分子をイオン化させ、この結果ランプに放電を起こす
ような方式をとっていた。しかし、このような放電によ
って得られた電流波形は立ち上がりのおそいインパルス
状波形であり、とても上述したような100ppsもし
くはそれ以上の速いランプ点滅を繰返すことばできない
。したがって、このような光励起で発振されるレーザ光
線では、パワー密度に制約があり、鋭い加工力が得られ
ない欠点があった。
Current solid state lasers for processing are mostly limited to those using Nd:YAG as a laser medium because of their good oscillation stability and relatively large output. Laser medium Nd: YAG is an optical crystal called yttrium aluminum garnet (YJIsO+z) containing Nd at a weight ratio of about 1% at, and is formed into a rod shape. Both ends are mirror polished and an anti-reflective coating is applied on top. The side surfaces are made into a frosted glass shape so that the excitation light is easily absorbed by the entire YAG rod. Note that the YAG rod absorbs light of 500 to 800 nm, becomes in a so-called excited state, and oscillates a laser beam of around 1.06μ. The output form is usually a continuously repeated normal pulse. This is laser light that is concentrated in a pulsed manner over a short period of time, and has a high energy density to improve so-called sharpness. This continuously repeated normal pulse is obtained by lighting the excitation lamp in a pulsed manner, that is, as a flash lamp, and controlling the laser output waveform by electrically controlling the lamp lighting time width and lamp current value. There are normal pulses that repeat at low speed and normal pulses that repeat at high speed. Specifically, for low-speed repetition, the pulse width is 0.1
ms to 10 ms, and the pulse repetition frequency is about 50 pulses per second or less. The output level reaches a peak output value of 10 to 20KI4 with an average output value of 400W. For high-speed repetition, the pulse width is 0.1 to 20
m5, the pulse repetition frequency is from 100 to 200 pulses/second (pps) < leprosy. At the output level, the average output value is 400W, and the peak output value is I
Become KW. As flash lamps, straight discharge tubes using xenon (Xe) gas or krypton (Kr) gas are widely used from the viewpoints of long life, reliability, and ease of use. Due to the difference in the emission spectra of the two, differences in laser output efficiency occur depending on the magnitude of the discharge current density of the lamp, the lighting pulse width, etc. For this reason, these are used differently depending on the purpose. For the above-mentioned low-speed repetitive pulses, discharge tubes using xenon (Xe) gas are common, but for high-speed repetitive pulses, discharge tubes using krypton (Kr) gas are more efficient. It seems to be in good condition. Now, in the above-mentioned normal pulse, especially one with so-called high-speed repetition of 100 pps or more,
In order to repeatedly blink a lamp at a high speed, it is necessary to speed up the rise time of the discharge of the lamp and shorten the extinguishing time of the discharge. Traditionally, electrical energy is stored through a resistor in a large capacitor bank, and a trigger voltage is applied via a trigger transformer to a wire wound around the lamp using a switch such as a thyristor, and the induced electromagnetic field is used to The method used was to ionize the gas molecules in the lamp, causing an electrical discharge in the lamp. However, the current waveform obtained by such discharge is an impulse-like waveform with a slow rise, and it is impossible to repeat the fast lamp blinking of 100 pps or more as described above. Therefore, the laser beam oscillated by such optical excitation has a limitation in power density, and has the disadvantage that sharp processing force cannot be obtained.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明の目的は、上述したような従来のもののもつ問
題点を解消し、放電管としての励起ランプの放電電流の
立ち上がり時間を速くし、かつ放電の消弧時間を短くす
るために前記電流波形を立ち上がり、立ち下がりの急峻
なものにするような繰返し放電用電源装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to solve the problems of the conventional ones as described above, and to speed up the rise time of the discharge current of an excitation lamp as a discharge tube, and to shorten the extinguishing time of the discharge. It is an object of the present invention to provide a power supply device for repeated discharge which makes the rise and fall steep.

【発明の要点】[Key points of the invention]

上述の目的を達成するための本発明の要点は、次のよう
に構成したところにある。 第1図に示した本発明の基本構成を表すブロック図にお
いて、概略的には、電源装置10は、直流電源21から
給電を受けて放電管26にパルス状直流電流を供給して
、断続した放電をおこす。例えばレーザ用電源装置の場
合には、放電管が、固体レーザ発振用の励起ランプであ
り、放電に応じた強烈な点滅光を図示してないレーザ媒
質に照射し、ノーマルパルスを出力形態とするレーザ光
を発振することになる。 直流電源21は直流電圧を出力する。電源用開閉手段2
2は、制御装置27の制御のもとに、直流電源21の電
気的エネルギーを、負荷側に供給するために導通したり
阻止したりの動作をおこなう。 まず、後述する負荷用開閉手段24が閉じている条件で
、電源用開閉手段21が閉じると、前記直流電圧は電流
変換手段23としての例えばりアクドルに送出される。 そして、前記直流電圧は、リアクトル23によって、そ
のインダクタンスと直流電源21の出力である直流電圧
とによって決まる傾斜をもって急速に増加する直流電流
に変換される。 次いで、前記制御装置270制御のちとに同様に導通と
阻止の動作をおこなう負荷用開閉手段24は、前記直流
電流が放電管26を点灯するに十分な値に達したとき阻
止動作をし、この直流電流を、前記負荷側開閉手段24
と並列に接続された放電管26に流入させ、放電点灯す
る。そして、この直流電流値がある上限値に達すると、
制御装置27の指令に基づいて、まず電源用開閉手段2
2が阻止状態となり、次いで放電時間がある時間継続す
ると、負荷用開閉手段24が導通動作して、放電電流の
放電管26への流入を停止する。 また、整流素子25は、電源用開閉手段22が阻止状態
となったとき、放電管26の電流をリアクトル23、負
荷用開閉手段24を含む回路に循環させる機能をもつ。 また、整流素子29は、放電管26からの電流のりアク
ドル23への逆流を阻止する機能をもつものである。 そして、ある一定の周期ののち電源用開閉手段22が導
通し最初の状態にもどり以下同様に繰り返される。 なお、電流検出器28は上述の電流の検出信号を制御装
置27に伝え、負荷用開閉手段24の阻止と電源用開閉
手段22の阻止とのタイミレグを決めさせるものである
The main point of the present invention for achieving the above-mentioned object is that it is configured as follows. In the block diagram showing the basic configuration of the present invention shown in FIG. 1, schematically, a power supply device 10 receives power from a DC power supply 21 and supplies a pulsed DC current to a discharge tube 26 intermittently. Causes electrical discharge. For example, in the case of a laser power supply device, the discharge tube is an excitation lamp for solid-state laser oscillation, and a laser medium (not shown) is irradiated with intense flashing light according to the discharge, and a normal pulse is output. Laser light will be oscillated. DC power supply 21 outputs DC voltage. Power opening/closing means 2
Under the control of the control device 27, 2 conducts or blocks the electrical energy of the DC power supply 21 in order to supply it to the load side. First, when the power supply switching means 21 is closed under the condition that the load switching means 24 (to be described later) is closed, the DC voltage is sent to the current converting means 23, such as an steering wheel. Then, the DC voltage is converted by the reactor 23 into a DC current that rapidly increases with a slope determined by its inductance and the DC voltage that is the output of the DC power supply 21. Next, the load switching means 24, which performs conducting and blocking operations in the same manner after the control of the control device 270, performs a blocking operation when the DC current reaches a value sufficient to light up the discharge tube 26. Direct current is transmitted to the load side switching means 24.
The liquid flows into the discharge tube 26 connected in parallel with the discharge tube 26, and the discharge is lit. Then, when this DC current value reaches a certain upper limit,
Based on the command from the control device 27, first the power supply opening/closing means 2
2 enters the blocking state, and then when the discharge time continues for a certain period of time, the load switching means 24 conducts conduction and stops the discharge current from flowing into the discharge tube 26. Further, the rectifying element 25 has a function of circulating the current of the discharge tube 26 to a circuit including the reactor 23 and the load switching means 24 when the power supply switching means 22 is in a blocking state. Further, the rectifying element 29 has a function of preventing the current from the discharge tube 26 from flowing back to the handle 23 . Then, after a certain period, the power supply opening/closing means 22 becomes conductive and returns to the initial state, and the process is repeated in the same manner. The current detector 28 transmits the above-mentioned current detection signal to the control device 27 to determine the timing leg between blocking the load switching means 24 and blocking the power supply switching means 22.

【発明の実施例】[Embodiments of the invention]

この発明の、加工用固体レーザ発振の励起ランプにたい
するものに適用した一実施例を、第2図。 第3図を参照しながら説明する。第2図は励起ランプを
含めた電源装置、第3図は主要要素における動作のタイ
ムチャートと電流波形図である。 第2図において、20は交流電源、lは電源整流回路で
、変圧回路IA、整流回路IB、平滑回路ICからなる
。2は直流チッッパ装置で、強制転流回路付サイリスク
やGTOサイリスタから構成されている。3はリアクト
ルで、直流電圧を直流電流に変換する機能を有するもの
である。4は上述したりアクドル3に電流を流すための
開閉装置で、前記直流チョッパ装置2と同様に強制転流
回路付サイリスクやGTOサイリスクから構成されてい
る。 なお、強制転流回路付サイリスクは、直流電源をサイリ
スタによって開閉する場合に、いったんアノードとカソ
ードとに電流を流すと、サイリスクのゲートはその制御
作用を失うから、外部的に電流を停止する方法を講じて
転流をおこなう機能をもつものである。つまり、外部の
エネルギー源から順方向電流より大きい電流を逆方向に
流して強制転流をおこなうわけである。 また、GTOサイリスクは通常のサイリスタと基本的に
は同じ構造であるが、サイリスクではターン・オフさせ
るためにアノード電流を補助転流デバイスまたは回路に
よって他へ移す必要があるのに対し、ゲートに負電流を
流すことによってターン・オフすることができ、開閉動
作が速く、主に直流の開閉に用いられるものである。 5.6はダイオードで、機能面から前者はフリーホイー
ル・ダイオード、後者はブロック・ダイオードと呼ばれ
るものである。 7は制御装置で、直流チョッパ装置2.開閉装置4の導
通期間、阻止期間を制御し、後述の励起ランプ8が必要
とする電流波形を生成させる働きをもつ。そのために、
制御装置7は開閉装置4を流れる電流を検出し、その値
に応じて直流チョッパ装置2.開閉装置4の動作を操作
するとともに、また、後述のトリガ回路12の起動操作
もおこなう。 なお、制御装置7は電流、パルス幅2周波数などの生成
電流パルスに関する設定要素を備えているものである。 11はシマー回路で、次のような機能をもつものである
。つまり、上述したように、励起ランプの放電の立ち上
がり時間を速くし、また、放電の消弧時間を短くする必
要があるため、励起ランプを常時、つまり、パルス点灯
の休止の間も最小電流、通常100mA程度の電流で放
電させておく、いわゆるシマー・モードにより動作がお
こなわれている。 このシマー・モードによる励起ランプの使用は、放電の
立ち上がり時間を短くするだけでなく、この立ち上がり
時のショックを軽減して励起ランプの長寿命化にも役立
ち、とくに、繰返し数が非常に速いときに有効である。 おわりに、8は励起ランプ、9は抵抗である。 また、12はトリガ回路、13はトリガトランスで、前
段で生成された電流による放電の引き金として、20K
V程度の高電圧パルスを、上述の制御装置7の指令に基
づいて発生するものである。 つぎに、第2図と第3図とに基づいて前記の回路の動作
について述べよう、励起ランプ8には上述したように、
シマー回路11.抵抗9によりシマー電流が流れた状態
にある。一方、直流チョッパ装置2.開閉装置4を閉じ
ると、直流チョッパ2゜リアクトル3.開閉装置4を通
して直流電流が流れる。 このことを第3図を参照しながら説明する。第3図(a
)は直流チョッパ装置2の、第3図(b)は開閉装置4
のそれぞれ導通(ON)と阻止(OFF)状態を示すフ
ローチャートである。また第3図(C1は開閉装置4を
流れる電流を、第3図(d)はりアクドル3を流れる電
流を、第3図(elは励起ランプ8を流れる電流をそれ
ぞれ時間に関して示した電流波形図である。 第3図+a)、 (b)の時間T、〜↑1の間は、直流
チョッパ装置2と開閉装置4とはともに導通状態にある
から、直流チョッパ装置2.リアクトル3.開閉装置4
を含む回路には、同図(C)に示したように電源整流回
路lの出力電圧とりアクドル3のインダクタンスとによ
ってほぼ決まる傾斜で時間とともに直線的に増大する電
流が生じる。この電流があらかしめ定められた、励起ラ
ンプ8を点灯するに十分な電流値1aに達すると、この
電流の動きを検出している制御装置7の操作指令に基づ
いて開閉装置4が阻止される。これと同時に、つまり時
刻T、において、開閉装置4を流れ電流は零となり、こ
れまで流れていた電流は励起ランプ8に移り急峻な立ち
上がりで増大する。ここで励起ランプ8は点灯する。 この電流の立ち上がり時間は、開閉装置4の電流阻止時
間で決まるから数μs〜数10μs以下で極めて短い。 また、時刻T1にタイミングを合わせて制御装置7によ
ってトリガ回路12が起動され、トリガトランス13を
介して高電圧パルスを発生し放電の引金となる。 つぎに、直流チョッパ装置2.リアクトル3゜ダイオー
ド6、励起ランプ8を含む回路には、電源整流回路1の
出力電圧と励起ランプ8の放電電圧との差(前者の方が
大きい)およびリアクトル3のインダクタンスとによっ
てほぼ決まる前よりゆるい傾斜で、電流がさらに直線的
に増大する。 この電流は、時刻T2において、あらかじめ定められた
Ibに達すると、これを検出した制御装置7の操作指令
に基づいて直流チョッパ装置2が阻止される0時間T1
〜T2の間に励起ランプ8を流れる電流は、第3図(e
lのようになる。 つぎに、時刻Tつ以後は、リアクトル3.ダイオード6
、励起ランプ8.ダイオード5を含む回路を流れる電流
は、励起ランプ8の放電電圧とりアクドル3のインダク
タンスとによってほぼ決まる傾斜で減少し、時刻TIか
らパルス幅T。に相当する時間だけ経過した時刻T、に
おいて、制御装置7の操作指令に基づいて開閉装置4が
導通する。その瞬間、励起ランプ8の放電電圧は200
〜500 Vと高いので、これまで励起ランプ8に流れ
ていた電流は自動的に開閉装置4を含む回路に移ること
になり、急峻な降下を示し、励起ランプ8は消灯する。 時間T、−T3の励起ランプ8の電流波形は、第3図(
e)のように立ち上がりと立ち下りの極めて急峻なもの
となり目的に合致する。 時間T、からあらかじめ定められた、直流チタソパ装置
2の導通周期T、、に第3図(C1,+d+に示した初
期値aを加えたものに相当する時刻T、。までは、リア
クトル3.開閉装置4.ダイオード5を含む回路の電流
は、第3図(C1,(dlにおける時間T、〜T、。の
区間のように減少する。なお、時間aは最初の立ち上が
りに要する余分の時間で定常状態では零になる。 そして時刻T、。に到って、制御装置7の操作指令に基
づいて直流チョッパ装置2が導通すると、リアクトル3
.開閉装置4を流れる電流は時間T3〜T、におけると
同じ傾斜で増大する。そして、前記!aに達すると制御
装置7の操作指令によって、開閉装置4は阻止される。 この瞬間、時刻T4に励起ランプ8には電流Iaが急峻
な立ち上がりで流入し、次の点灯がおこなわれる。 励起ランプ8の電流に関しては、この時刻T4は時刻T
Iに相当し、以後同様に周期Tpで繰返される。ただし
、時間T、。〜T4は最初の立ち上がりの時間T0〜T
、より短(てすみ、以下同様である。 なお、トリガ回路12によるトリガパルスの発生は最初
だけであって、それ以後の毎回の放電は、上述のシマー
電流により形成された放電路によっておこなわれる。 また、時間T、〜T、。の区間には、リアクトル3゜開
閉装置4.ダイオード5を含む回路に第3図(C)また
はldlで示される電流が循環する。これは、電源整流
回路1からの出力エネルギがこの回路を循環しながら若
干の損失を生じると見ることができるわけで、その意味
でダイオード5をフリーホイール・ダイオードと呼ぶ。 なお、上述の説明で、直流チョッパ装置2が制御装置7
の指令により導通ずる時期を周期T、により決まるとし
た。しかし、またこの導通時期は、開閉装置4を流れる
電流値が第3図(C1,fdlのIcになったことで決
めてもよい。 ダイオード6は、励起ランプ8からの、シマー電流を含
む逆流電流を阻止する機能をもち、その意味でブロック
・ダイオードと呼ばれる。 なお、第2図の電源整流回路1と直流チョッパ装置2の
かわりに、サイリスタを設け、このサイリスクにより負
荷に加える交流電圧の位相角を変化して、負荷に供給す
る電力を連続的に制御する、いわゆる位相制御によって
電流制御をおこなっても同じ特性が得られる。 【発明の効果] 以上のような構成と作用とにより、とくに加工用固体レ
ーザ発振の励起ランプにたいするものに適用した場合、
この発明には従来のものに比べて次のようなすぐれた効
果がある。 すなわち、まず、短絡状態でリアクトルに電流を流入し
、その後に励起ランプに電流を供給するために、従来の
CL放電回路のものに比べて小規模な電源で十分な放電
電流が流せる。 また、励起ランプの放電電流の立ち上がり時間を速くし
、かつ放電の消弧時間を短くするために前記電流波形を
立ち上り、立ち下りの極めて急峻なものにすることがで
きる。 したがって、100pp/sもしくはそれ以上の速いラ
ンプ点滅を繰り返すことが可能となり、これによって発
生した連続パルス状の強い光エネルギーは、レーザ媒質
の原子を励起し反転分布を生じるとともに、光増幅作用
によってレーザ光線を発振する。 かくして発振されたレーザ光線は非常にパワー密度の高
いものとなり、切れ味のよい加工力が得られる。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention applied to an excitation lamp for solid-state laser oscillation for processing. This will be explained with reference to FIG. FIG. 2 is a power supply device including an excitation lamp, and FIG. 3 is a time chart and current waveform diagram of the operation of the main elements. In FIG. 2, 20 is an AC power supply, and l is a power supply rectifier circuit, which is composed of a transformer circuit IA, a rectifier circuit IB, and a smoothing circuit IC. 2 is a DC chipper device, which is composed of a thyristor with a forced commutation circuit and a GTO thyristor. 3 is a reactor which has a function of converting DC voltage into DC current. Reference numeral 4 denotes the above-mentioned switchgear for supplying current to the accelerator 3, which, like the DC chopper device 2, is composed of a forced commutation circuit-equipped cyrisk or a GTO cyrisk. In addition, when a thyristor is used to open and close a DC power supply with a forced commutation circuit, once current flows through the anode and cathode, the gate of the thyrisk loses its control function, so there is a method to stop the current externally. It has the function of performing commutation by taking the following steps. In other words, forced commutation is performed by flowing a current larger than the forward current in the reverse direction from an external energy source. In addition, GTO Thyrisk has basically the same structure as a normal thyristor, but unlike Thyrisk, the anode current must be transferred to another part by an auxiliary commutation device or circuit in order to turn off. It can be turned off by flowing current, has fast opening and closing operations, and is mainly used for direct current switching. 5.6 is a diode, and in terms of function, the former is called a freewheel diode, and the latter is called a block diode. 7 is a control device, which includes a DC chopper device 2. It controls the conduction period and blocking period of the switching device 4, and has the function of generating a current waveform required by the excitation lamp 8, which will be described later. for that,
The control device 7 detects the current flowing through the switchgear 4 and controls the DC chopper device 2 . In addition to operating the opening/closing device 4, the controller also performs an operation to start the trigger circuit 12, which will be described later. Note that the control device 7 is equipped with setting elements related to the generated current pulse, such as current, pulse width, and frequency. 11 is a simmer circuit, which has the following functions. In other words, as mentioned above, it is necessary to speed up the rise time of the discharge of the excitation lamp and shorten the extinguishing time of the discharge. Normally, it operates in a so-called simmer mode in which the battery is discharged with a current of about 100 mA. Using an excitation lamp in this simmer mode not only shortens the discharge rise time, but also reduces this start-up shock and extends the life of the excitation lamp, especially when the repetition rate is very fast. It is effective for In conclusion, 8 is an excitation lamp and 9 is a resistor. In addition, 12 is a trigger circuit, 13 is a trigger transformer, and 20K is used as a trigger for discharge by the current generated in the previous stage.
A high voltage pulse of approximately V is generated based on a command from the control device 7 described above. Next, the operation of the circuit described above will be described based on FIGS. 2 and 3. As mentioned above, the excitation lamp 8 has
Shimmer circuit 11. A simmer current is flowing through the resistor 9. On the other hand, the DC chopper device 2. When the opening/closing device 4 is closed, the DC chopper 2° reactor 3. A direct current flows through the switchgear 4. This will be explained with reference to FIG. Figure 3 (a
) is the DC chopper device 2, and FIG. 3(b) is the switchgear 4.
2 is a flowchart showing conduction (ON) and blocking (OFF) states, respectively. In addition, FIG. 3 (C1 is the current flowing through the switchgear 4, FIG. 3(d) is the current flowing through the beam handle 3, and FIG. 3 (EL is the current flowing through the excitation lamp 8) is a current waveform diagram showing the current flowing through the excitation lamp 8 with respect to time. During the time T, ~↑1 in Figure 3+a) and (b), both the DC chopper device 2 and the switching device 4 are in a conductive state, so the DC chopper device 2.Reactor 3.Switching device 4
As shown in FIG. 2C, a current is generated in the circuit including the current that linearly increases over time with a slope approximately determined by the output voltage of the power supply rectifier circuit 1 and the inductance of the axle 3. When this current reaches a predetermined current value 1a sufficient to light up the excitation lamp 8, the switching device 4 is blocked based on the operation command of the control device 7 which detects the movement of this current. . At the same time, that is, at time T, the current flowing through the switchgear 4 becomes zero, and the current that has been flowing until now is transferred to the excitation lamp 8 and increases with a steep rise. At this point, the excitation lamp 8 is turned on. The rise time of this current is determined by the current blocking time of the switching device 4, and is extremely short, ranging from several μs to several tens of μs. Further, the trigger circuit 12 is activated by the control device 7 in synchronization with time T1, and a high voltage pulse is generated via the trigger transformer 13 to trigger the discharge. Next, the DC chopper device 2. The circuit including the reactor 3° diode 6 and the excitation lamp 8 has a voltage that is approximately determined by the difference between the output voltage of the power rectifier circuit 1 and the discharge voltage of the excitation lamp 8 (the former is larger) and the inductance of the reactor 3. With a gentler slope, the current increases more linearly. When this current reaches a predetermined value Ib at time T2, the DC chopper device 2 is blocked based on an operation command from the control device 7 that has detected this at time T1.
The current flowing through the excitation lamp 8 during ~T2 is as shown in Figure 3 (e
It becomes like l. Next, after time T, reactor 3. diode 6
, excitation lamp8. The current flowing through the circuit including the diode 5 decreases with a slope approximately determined by the discharge voltage of the excitation lamp 8 and the inductance of the axle 3, starting at time TI with a pulse width T. At time T, after a time corresponding to , the switching device 4 becomes conductive based on an operation command from the control device 7. At that moment, the discharge voltage of the excitation lamp 8 is 200
Since the current is as high as ˜500 V, the current that has been flowing through the excitation lamp 8 will automatically be transferred to the circuit including the switchgear 4, exhibiting a steep drop, and the excitation lamp 8 will turn off. The current waveform of the excitation lamp 8 at times T and -T3 is shown in FIG.
As shown in e), the rise and fall are extremely steep, which meets the purpose. From time T, the reactor 3. The current in the circuit including switchgear 4 and diode 5 decreases as shown in the section of time T, ~T, in Figure 3 (C1, (dl). Note that time a is the extra time required for the first rise. Then, at time T, when the DC chopper device 2 becomes conductive based on the operation command of the control device 7, the reactor 3
.. The current flowing through the switchgear 4 increases with the same slope as at time T3-T. And said! When the point a is reached, the opening/closing device 4 is blocked by an operation command from the control device 7. At this moment, at time T4, the current Ia flows into the excitation lamp 8 with a steep rise, and the next lighting is performed. Regarding the current of the excitation lamp 8, this time T4 is equal to the time T4.
This corresponds to I, and is repeated in the same manner at the period Tp thereafter. However, time T. ~T4 is the first rising time T0~T
, shorter (the same applies hereinafter). Note that the trigger pulse is generated by the trigger circuit 12 only at the beginning, and each subsequent discharge is performed by the discharge path formed by the above-mentioned simmer current. In addition, during the interval between time T and T, a current shown in FIG. It can be seen that some loss occurs as the output energy from 1 circulates through this circuit, and in this sense, diode 5 is called a freewheeling diode. Control device 7
It is assumed that the timing at which conduction occurs due to the command is determined by the period T. However, this conduction timing may also be determined by the current value flowing through the switchgear 4 reaching Ic of C1, fdl in FIG. It has the function of blocking current, and in that sense is called a block diode.In addition, a thyristor is provided in place of the power rectifier circuit 1 and DC chopper device 2 in Fig. 2, and the phase of the AC voltage applied to the load is changed by this thyristor. The same characteristics can be obtained even if the current is controlled by so-called phase control, which continuously controls the power supplied to the load by changing the angle. [Effects of the Invention] With the above configuration and operation, the When applied to the excitation lamp of solid-state laser oscillation for processing,
This invention has the following superior effects compared to conventional ones. That is, first, current flows into the reactor in a short-circuited state, and then current is supplied to the excitation lamp, so that a sufficient discharge current can flow with a smaller power supply than in the conventional CL discharge circuit. Further, in order to speed up the rise time of the discharge current of the excitation lamp and shorten the extinguishing time of the discharge, the current waveform can be made to have an extremely steep rise and fall. Therefore, it is possible to repeat fast lamp blinking of 100 pp/s or more, and the continuous pulse-like strong light energy generated by this excites the atoms in the laser medium, causing population inversion, and the laser amplification effect. Emits light rays. The laser beam oscillated in this way has a very high power density, and a sharp machining force can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の基本構成を示すブロック回路図、 第2図は本発明に係る一実施例のブロック回路図、第3
図は本発明に係る一実施例の動作を示すタイムチャート
と電流波形図である。 符号説明 1:[源整流回路、2:直流チョッパ装置、3:リアク
トル、4:開閉装置、 5.6:ダイオード、7.277制御装置、8:励起ラ
ンプ、10.IOA:電源装置、11ニジマ一回路、1
2:トリガ回路、20:交流電源、21:直流電源、2
2:電源用開閉手段、23:電流変換手段、24:負荷
用開閉手段、25:整流素子、26:放電管、28:電
流検出器。 +OA を派装置 牙11!I
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block circuit diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 2 is a block circuit diagram of an embodiment according to the present invention, and Fig. 3 is a block circuit diagram showing the basic configuration of the present invention.
The figures are a time chart and a current waveform diagram showing the operation of an embodiment according to the present invention. Symbol explanation 1: [source rectifier circuit, 2: DC chopper device, 3: reactor, 4: switchgear, 5.6: diode, 7.277 control device, 8: excitation lamp, 10. IOA: Power supply, 11 circuits, 1
2: Trigger circuit, 20: AC power supply, 21: DC power supply, 2
2: Power switching means, 23: Current converting means, 24: Load switching means, 25: Rectifying element, 26: Discharge tube, 28: Current detector. +OA is released by 11! I

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)直流電源に電源開閉手段を介してリアクトルと負荷
開閉手段との直列回路を接続し、前記電源開閉手段のオ
ン時に前記リアクトルの電流のための還流路を形成する
フリーホィール・ダイオードを、前記直列回路に並列に
接続し、前記負荷開閉手段に、逆流防止用のブロック・
ダイオードを介して放電管を並列に接続し、前記リアク
トルの電流を調整すべく前記電源開閉手段をオン・オフ
制御するとともに、放電管に前記リアクトルの電流をパ
ルス状に導くべく前記負荷開閉手段をオン・オフ制御す
る制御装置を設けたことを特徴とする繰返し放電用電源
装置。
1) A series circuit of a reactor and a load switching means is connected to a DC power source via a power switching means, and a freewheel diode is provided to form a return path for the current of the reactor when the power switching means is turned on. It is connected in parallel to the series circuit, and a backflow prevention block/block is connected to the load switching means.
Discharge tubes are connected in parallel through diodes, and the power switching means is controlled on/off to adjust the current of the reactor, and the load switching means is controlled to guide the current of the reactor to the discharge tube in a pulsed manner. A power supply device for repeated discharge characterized by being provided with a control device for on/off control.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5562739A (en) * 1994-06-01 1996-10-08 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Lyocell fiber treatment method
US5580356A (en) * 1993-03-10 1996-12-03 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Fibre treatment method
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CN101841253A (en) * 2010-04-12 2010-09-22 浙江大学 Pulsed-liquid phase discharge system based on multiplex IGCT parallel connection

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