KR100555898B1 - 레이저 구동용 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 구동용 전원공급장치에 관한 것으로서, 외부 온도의 변화에 따라 출력전압이 가감되는 레이저 구동용 전원공급장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 온도에 따라 가변 시정수를 갖는 회로를 전원공급장치에 적용하여, 가변 시정수에 따른 펄스폭 조절을 통해 변압기에 공급되는 에너지를 제어함으로써, 온도에 따라 출력되는 전압의 크기를 조절한다.

Description

레이저 구동용 전원공급장치{POWER SUPPLY FOR DRIVING LASER}
도 1은 종래의 레이저 구동용 전원공급장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 레이저 구동용 전원공급장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 레이저 구동용 전원공급장치의 내부 회로도.
도 4는 도 3에서 지시된 점에서의 신호 파형도.
도 5는 온도변화에 따른 시정수특성 관계도.
도 6은 온도변화에 따른 최종 출력전압특성 관계도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
10 : 입력전원필터 20 : 발진기회로
30 : 인터페이스회로 40 : 시정수회로
41 : 커패시터 42 : 저항네트워크
50 : 저전압감지회로 60 : 변압기구동회로
70 : 변압기회로 80 : 정류/필터링 회로
본 발명은 레이저 구동용 전원공급장치에 관한 것으로서, 외부 온도의 변화 에 따라 출력전압이 가감되는 레이저 구동용 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 펄스형 레이저 구동장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치는 일정한 직류전압을 공급하면서 별도로 레이저 구동장치에 충전회로를 두는 경우와, 변압기회로를 플라이백(fly back) 방식으로 구동하면서 펄스폭 변조원리를 이용하는 경우가 있다.
특히, 후자의 경우 플라이백 방식은 일반적인 변압기의 방식처럼 1차측에 전압을 인가할 때 2차측 전압을 활용하는 것이 아니라, 1차측에 전압을 인가하면서 2차측 다이오드에 의해 역방향 바이어스가 되도록 권선방향을 설정하여 1차측 전압이 인가되는 동안 변압기를 일종의 인덕터로 사용하는 방식이다. 이에 따라, 전기적인 에너지가 변압기(인덕터)에 저장되고 1차측 전압을 차단하면, 전기유도법칙에 의해 변압기에 유기되는 전압의 극성이 반대가 되어 변압기에 저장되어 있던 에너지가 2차측으로 출력된다.
도 1은 종래의 레이저 구동용 전원공급장치의 구성도를 나타낸다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 종래의 전원공급장치는 일정한 출력전압을 발생시키기 위해 정류/필터링 회로에서 출력된 전압을 궤환회로를 통해 1차측에 위치한 제어회로로 피드백 시켜서 출력전압의 변화에 따라 변압기회로에 공급되는 에너지를 제어한다.
그러나, 이와 같은 종래의 정전압 공급방식과 플라이백 방식에 의한 레이저구동용 전원공급장치는 항상 일정한 전압을 공급하므로, 온도변화에 따라 출력특성이 많이 변하는 레이저 발생장치의 경우, 성능저하의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 레이저 출력이 온도에 따라 변하게 되어 표적탐지 센서가 목표물을 잘못 판단하거나 탐지오차가 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온도변화에 따라 레이저 구동장치에 공급되는 전압을 가감함으로써 온도에 관계없이 레이저 발생장치에서 일정한 레이저 출력이 발생되도록 한 레이저 구동용 전원공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 입력 직류전원에 포함된 잡음과 전원공급장치의 동작으로 발생하는 잡음을 감쇄시키는 입력전원필터와, 레이저 발생장치의 구동주기에 맞추어 연속적으로 구형파를 발생시키는 발진기회로와, 후술하는 시정수회로의 충전 및 방전을 제어하는 인터페이스회로와, 외부온도의 변화에 따라 시정수를 변경하는 시정수회로와, 직류를 교류로 변환하여 후술하는 변압기회로를 구동시키는 변압기 구동회로와, 상기 변압기 구동회로와 연결되어 입력전압을 원하는 출력전압으로 변환하는 변압기회로와, 상기 변압기회로에서 나온 출력전압을 정류하고 스위칭시 발생하는 잡음을 줄여주는 정류/필터링 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 레이저 구동용 전원공급장치의 구성도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 구동용 전원공급장치는 입력 직류전원에 포함된 잡음과 전원공급장치의 동작으로 발생하는 잡음을 감쇄시키는 입력전원필터(10)와, 레이저 발생장치의 구동주기에 맞추어 연속적으로 구형파를 발생시키는 발진기회로(20)와, 후술하는 시정수회로(40)의 충전 및 방전을 제어하는 인터페이스회로(30)와, 외부온도의 변화에 따라 시정수를 변경하는 시정수회로(40)와, 직류를 교류로 변환하여 후술하는 변압기회로(70)를 구동시키는 변압기 구동회로(60)와, 상기 입력전원필터(10)의 출력전압을 감지하여 저전압일 때 상기 변압기 구동회로(60)에 공급되는 전압을 차단하는 저전압 감지회로(50)와, 상기 변압기 구동회로(60)와 연결되어 입력전압을 원하는 출력전압으로 변환하는 변압기회로(70)와, 상기 변압기회로(70)에서 나온 출력전압을 정류하고 스위칭시 발생하는 잡음을 줄여주는 정류/필터링 회로(80)를 포함한다.
상기 시정수회로(40)는 충전 및 방전 펄스폭 제어를 위한 시정수를 결정하는 커패시터(41) 및 저항 네트워크(42)를 포함한다. 상기 시정수회로(40)의 저항네트워크(42)에는 온도변화에 따라 저항값이 변하는 서미스터(43)가 포함되어 있어서, 전원공급장치가 외부온도에 따라 가변전압을 공급할 수 있도록 하고 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 레이저 구동용 전원공급장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
입력전원필터(10)에서는 입력되는 직류전원에 포함된 잡음성분과 전원공급장치가 작동하면서 발생되는 잡음성분을 감쇄시켜서, 전원선을 통해 들어오는 잡음을 일정수준 이하로 줄여준다. 발진기회로(20)는 전원공급장치의 부하로 사용되는 레이저 발생장치의 펄스발생 주기와 동기되어 연속적인 구형파를 발생시킨다(도 4의 (a) 파형).
발진기회로(20)에서 연속적인 구형파를 발생시키면, 인터페이스회로(30)는 발진기회로(20)의 주기에 맞추어 시정수회로(40)의 충전 및 방전을 제어한다. 즉, 오프 주기 동안 커패시터(41)에 초기 전압(-Vc(0))이 충전되고, 온 주기가 되면 저항네트워크(42)를 통해 방전되어, 최종 방전전압은 변압기 구동회로(60)의 트랜지스터 온 전압(약 0.6V)으로 된다(도 4의 (b) 파형). 이 최종 방전전압은 다음 온 주기까지 유지된다.
저전압 감지회로(50)는 입력전원필터(10)로부터 입력되는 직류전압을 감지하여 입력전압이 일정한 전압(16V) 이하가 되면, 변압기 구동회로(60)에 공급되는 전압을 차단하여 회로의 오동작을 방지한다.
변압기 구동회로(60)는 시정수회로(40)의 커패시터(41)의 충전전압이 -Vc(0)에서 0.6V가 될 때까지의 시간 동안 변압기회로(70)를 구동시킨다(도 4의 (c) 파형).
변압기회로(70)가 구동되는 동안에 변압기회로(70)는 일종의 인덕터로 작용하여, 변압기회로(70)의 1차측에 에너지를 충전하게 된다(도 4의 (d), (e) 파형).
변압기 구동회로(60)의 출력이 오프 되면 변압기회로(70)의 2차측에 에너지가 전달되고, 전자유도법칙에 따라 변압기회로(70)에 극성이 반대되는 역기전력이 발생되는데, 정류/필터링 회로(80)에서는 출력전압을 정류한 다음 부하로 전원을 공급하게 된다(도 4의 (f), (g) 파형). 또한, 정류/필터링 회로(80)는 필터회로를 포함하여 변압기회로(70)의 구동 시 발생하는 고주파성분의 잡음을 줄인다. 전원이 공급되는 부하가 펄스형 레이저 구동회로와 같은 커패시터 부하인 경우 정류/필터링 회로(80)의 출력은 일반적인 커패시터 충전파형과 동일하다.
도 3은 본 발명의 레이저 구동용 전원공급장치에서 시정수회로(40) 및 시정수회로 후단 회로의 내부 회로도를 나타낸다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 시정수회로(40)는 충전 및 방전이 이루어지는 커패시터(C)(41), 온도변화에 따라 가변 임피던스를 갖는 서미스터(Rth), 이 서미스터(Rth)와 직렬 및 병렬로 연결된 저항들(R1, R2)을 포함하고 있다. 서미스터(Rth) 및 저항들(R1, R2)은 시정수회로(40) 내에서 저항네트워크(42)를 구성한다.
서미스터(Rth)는 부하의 임피던스와 출력전압의 가변범위에 따라서 결정되는데, 온도변화에 따른 시정수(τ)의 가변범위가 정해지면 합성 임피던스 계산식에 의해 저항들(R1, R2)의 값과 용도에 맞게 서미스터(Rth)를 선정한다.
시정수(τ) = R ×C 여기서,
Figure 112003025833996-pat00001
이다.
시정수회로(40) 후단에 도시된 회로는 각각 저전압감지회로(50), 변압기구동회로(60), 변압기회로(70) 및 정류/필터링 회로(80)의 내부를 나타낸다.
도 3에 도시된 시정수회로(40)를 참조하여 충전 및 방전 동작을 살펴보면, 발진기회로(20)에서 구형파 신호를 발생시키고, 광결합소자(U1)로 구성된 인터페이스회로(30)는 발진기회로(20)의 출력신호(도 4의 (a))에 동기 되어 온/오프 동작을 하게 된다. 도 4의 (a)신호의 ”오프“ 주기에서 광결합소자(U1)는 오프 상태가 되고, 커패시터(C)에 충전되는 전류는 인터페이스회로(30)의 정전압회로 출력전압(Vcc)에 의해 R6, C, Q1을 통하여 흐르게 된다. 일정시간 후 안정 상태(충전이 완료된 상태)가 되면 커패시터(C)에 충전된 전압(-Vc(0))은 -(Vcc-Vbe(Q1))가 된다. 충전이 완료된 상태에서 “온” 주기(도 4의 (a) 참조)가 시작되면 인터페이스회로(30)의 광결합소자(U1)는 온 상태가 되며, 트랜지스터(Q1)의 베이스 단(캐패시터 C의 (+)단)은 Vbe(Q1)(+0.6V)전압에서 순간적으로 -Vc(0)가 되어 변압기구동회로(60)의 Q1은 오프 된다. 이때부터 커패시터(C)에는 입력전압(Vin)이 시정수회로(40)의 저항네트워크(42)를 통하여 커패시터(C)와 광결합소자(U1)를 거쳐 도 4의 (b)파형처럼 초기값 -Vc(0)에서 시작하여 변압기구동회로(60)의 Q1이 온 되는 전압(약 0.6 V)까지 방전(“오프” 주기와 반대방향으로 충전)하게 되고, 이 시간 동안 Q1은 오프 된다. 상기 방법으로 시정수회로(40)의 시정수 값을 조정하여 충전 및 방전시간을 제어하며, 이를 통해 변압기구동회로(60) Q1의 온/오프 시간이 조절됨으로써 변압기회로(70)의 2차 측에 전달되는 에너지를 제어할 수 있게 된다.
도 4는 레이저 구동용 전원공급장치의 각 부분에서의 신호파형을 나타낸 것으로서, 도 3의 회로도의 지시된 점에서 검출된 전압 또는 전류의 파형을 표시한 것이다.
(a)는 발진기회로(20)의 출력파형으로서, 발진주기는 레이저 발생장치의 레이저 펄스주기와 동일한 주기를 가지고 있다.
(b)는 시정수회로(40)의 출력파형으로서, 발진기회로(20)의 온주기를 시점으로하여 변압기 구동회로(60)의 트랜지스터(Q1)가 온되는 시간까지의 파형을 나타내고 있다. 이 시간이 최종적으로 변압기회로(70)에 에너지가 충전되는 시간이 된다.
(c)는 시정수회로(60)의 충전시간으로 제어되는 트랜지스터(Q1)의 출력파형을 나타낸다.
(d)는 트랜지스터(Q1)의 제어에 의해 변압기회로(70)의 1차측에 공급되는 전압파형을 나타내고, (e)는 전류파형을 나타낸다.
(f)는 변압기회로(70)의 2차측에 공급되는 전압파형을 나타내고, (g)는 전류파형을 나타낸다.
(e) 및 (g)에서 알 수 있는 바와 같이, 변압기회로(70)의 1차측에 전류가 흐 를 때는 2차측에 전류가 흐르지 않고, 1차측에 전류가 흐르지 않을 때 2차측에 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다.
도 5는 온도변화에 따른 시정수의 변화를 나타낸 것으로서, 이 관계도로부터 시정수의 가변범위를 결정하여 시정수회로를 설계한다.
도 6은 본 발명에 의한 레이저 구동용 전원공급장치의 최종 출력전압특성을 나타낸 것으로서, 온도의 변화에 따라 출력전압이 변하는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 온도에 따라 가변 시정수를 갖는 회로를 전원공급장치에 적용하여 가변 시정수에 따른 펄스폭 조절을 통해 변압기에 공급되는 에너지를 제어한다. 따라서, 본 발명에 의한 레이저 구동용 전원공급장치는 온도에 따라 출력되는 전압을 변화시켜서 레이저 발생장치의 부하특성에 맞는 전원공급을 제공함으로써 군사용 정밀무기체계에 효율적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 입력 직류전원에 포함된 잡음과 전원공급장치의 동작으로 발생하는 잡음을 감쇄시키는 입력전원필터와,
    레이저 발생장치의 구동주기에 맞추어 연속적으로 구형파를 발생시키는 발진기회로와,
    후술하는 시정수회로의 충전 및 방전을 제어하는 인터페이스회로와,
    외부온도의 변화에 따라 시정수를 변경하는 시정수회로와,
    직류를 교류로 변환하여 후술하는 변압기회로를 구동시키는 변압기 구동회로와,
    상기 변압기 구동회로와 연결되어 입력전압을 원하는 출력전압으로 변환하는 변압기회로와,
    상기 변압기회로에서 나온 출력전압을 정류하고 스위칭시 발생하는 잡음을 줄여주는 정류/필터링 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 구동용 전원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시정수회로는 충전 및 방전이 이루어지는 커패시터와, 온도변화에 따라 가변 임피던스를 갖는 서미스터와, 이 서미스터와 직렬 및 병렬로 연결된 저항들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 구동용 전원공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 입력전원필터의 출력전압을 감지하여 저전압일 때 상기 변압기 구동회로에 공급되는 전압을 차단하는 저전압 감지회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 구동용 전원공급장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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