WO2013125880A1 - 레이저 생성용 전원 공급 장치 - Google Patents

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WO2013125880A1
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voltage
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이선우
신형수
김호윤
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비손메디칼 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply for laser generation, and more particularly to a power supply for laser generation for application to skin and medical laser devices.
  • the laser device includes a power supply for supplying instantaneous high voltage pulses to the flash lamp for laser generation in the laser resonator.
  • the laser device is widely applied to the industry, but the laser is generally cohesive, monochromatic (colorless) and straight, and also has a hemostatic effect and a disinfecting effect when it comes into contact with the skin. It is becoming.
  • an object of the present invention is to provide a power supply device for generating a laser, which is suitable for a low-cost, bulky skin or medical laser device.
  • the laser generation power supply device is to rectify and smooth the power filter unit for suppressing the noise contained in the commercial power source, and the commercial power output from the power filter unit
  • a rectifying smoother for boosting the smoothed DC voltage output from the rectified smoother, a high voltage generator for converting the boosted DC voltage output from the boost converter into a pulsed high voltage, and the high voltage generator
  • a multiplication circuit unit for multiplying the output pulse high voltage by a lamp discharge high voltage to supply a flash lamp
  • the high voltage generation unit includes a high voltage transformer embedded in a tank filled with insulating oil, and the high voltage generation unit once the secondary side of the high voltage transformer.
  • a pulse capacitor connected to the pulse capacitor connected to the second end of the high voltage transformer and the pulse capacitor.
  • the high voltage diode and the high voltage resistor connected to both ends of the high voltage diode are preferably further included.
  • the tank in which the high voltage transformer is embedded is made of copper, and a heat sink is disposed in the tank, and the heat sink is cooled by a fan.
  • the boost converter preferably includes a step-up converter including a boost coil and a boost switching element.
  • the boost switching device may be configured of one Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the power filter unit includes a first filter capacitor and a second filter capacitor connected in series to commercial power lines, and the first filter capacitor and the second filter capacitor.
  • the node of is preferably connected to the frame ground.
  • the boost converter includes a detection resistor for detecting an overcurrent and a first relay configured to output or block a boosted DC voltage generated by the boost converter to the high voltage generator, wherein the voltage across the detection resistor exceeds a predetermined voltage. It is preferable to cut off the current flowing in the coil of the first relay to switch off the first relay.
  • a photo triac may be used for electrical signal transmission between the detection resistor and the first relay.
  • the rectification smoothing unit further includes a switch of a second relay for connecting or disconnecting commercial power output from the power filter unit, and the boost converter is supplied with an operating voltage for driving the coil of the first relay, A current may flow through a coil of the second relay so that the switch of the second relay is turned on.
  • the booster may further include a photo coupler for outputting a lamp open signal indicating that the flash lamp is open when the boosted DC voltage of the boost converter is greater than or equal to a predetermined voltage.
  • the laser generation power supply apparatus rectifies the first power filter unit for suppressing the noise of the commercial power source, and the commercial power output from the first power filter unit And a first rectified smoothing unit for smoothing and smoothing, a boost converter for boosting the smoothed DC voltage output from the first rectified smoothing unit, and a high voltage generator for converting the boosted DC voltage output from the boosting converter into a pulse high voltage; And a multiplier circuit unit for multiplying the pulsed high voltage output from the high voltage generator by a lamp discharge high voltage and supplying the flash lamp to the flash lamp, a second power filter unit to suppress noise of commercial power, and the second power filter unit; A second rectified smoothing unit rectifying and smoothing the commercial power output from the power filter unit and a smoothed DC voltage output from the second rectifying smoothing unit A low voltage generating unit having a reduced voltage converting unit and a constant voltage generating unit generating a plurality of DC voltages, wherein the constant voltage generating unit
  • the decompression converter includes a decompression transformer having a primary coil and a plurality of secondary coils, and the constant voltage generator generates a positive power supply and a negative power supply to be supplied to the high voltage generating unit from the respective secondary coils of the decompression transformer. It is desirable to.
  • the high voltage generator may further include a pulse capacitor connected to one end of the secondary side of the high voltage transformer, a high voltage diode connected between the other end of the secondary side of the high voltage transformer and the pulse capacitor, and a high voltage resistor connected to both ends of the high voltage diode.
  • the power supply for laser generation further includes a switching controller including a push-pull amplification circuit for controlling the gate of the boosting switching element.
  • the present invention can provide a power supply for laser generation with low cost and small volume.
  • the present invention by providing a power supply filter section and a rectifying filter section in each of the high voltage generating unit and the low voltage generating unit, the influence of noise caused by a high voltage pulse or the like can be reduced.
  • the present invention can secure the stability of the laser device and extend the life of the flash lamp by detecting overvoltage or overcurrent.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a power supply for generating a laser according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating in detail the first power filter unit, the first rectifying smoothing unit, and the boost converter shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating in detail the high voltage generator and the multiplication circuit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram specifically illustrating a high voltage switching controller for controlling the switching controller illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an internal circuit diagram of the driving signal generation IC shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating in detail a second power filter, a second rectifying smoothing unit, a reduced pressure converting unit, and a constant voltage generating unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an internal circuit diagram of the power switching IC shown in FIG. 6.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a power supply for generating a laser according to an embodiment of the present invention.
  • a power supply device for generating a laser is largely divided into a high voltage generation unit 10 and a low voltage generation unit 20.
  • the high voltage generating unit 10 includes a first power filter unit 110, a first rectifying smoothing unit 120, a boost converter 130, a switching control unit 132, a high voltage generating unit 134, and a multiplication circuit unit 140. It includes.
  • the first power filter 110 suppresses noise included in the commercial power.
  • the high voltage supplied to the flash lamp 50 is a momentary pulse for generating the laser in the laser resonator, the first power filter 110 suppresses the noise output through the power line as well as the noise coming through the power line. do.
  • the first rectification smoothing unit 120 rectifies and smoothes the stable 220V commercial power source with noise suppressed through the first power filter unit 110.
  • the boost converter 130 boosts the DC voltage to 600V through the first rectifying smoother 120.
  • a plurality of Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), which are used as boosting switching elements, or SCRs are used to withstand the breakdown voltage due to a high boost voltage.
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • SCRs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • the output voltage from the boost converter 130 is increased. Since the boost voltage is 600V, only one IGBT can be implemented. Therefore, in the present embodiment, the IGBT is preferable as the boost switching element.
  • the switching controller 132 controls the boost switching element of the boost converter 130.
  • the switching controller 132 is supplied with a positive voltage of 15V and a negative voltage of ⁇ 5V from the constant voltage generator 180.
  • the high voltage generator 134 converts the boosted voltage output from the boost converter 130 into a high voltage.
  • the high voltage generator 134 includes a high voltage transformer and outputs a high voltage suitable for discharging the flash lamp 50 according to on / off of the boost switching element of the boost converter 130.
  • the multiplication circuit unit 140 multiplies the high voltage output from the high voltage generator 134 by the lamp discharge voltage.
  • the multiplication circuit unit 140 is composed of an LC amplification circuit, and supplies a lamp discharge voltage of -10 KV to the flash lamp 50.
  • the low voltage generation unit 20 includes a second power supply filter unit 150, a second rectifying smoothing unit 160, a reduced pressure converting unit 170, and a constant voltage generating unit 180.
  • the second power filter unit 150 suppresses noise included in the commercial power source when the 220V commercial power source is input.
  • the second rectifying smoother 160 rectifies and smoothes the stable 220V commercial power source with noise suppressed through the second power filter 150.
  • the first power filter 110 for the high voltage line and the second power filter 150 for generating the constant voltage are respectively provided with respect to the 220V commercial power supply, so that the noise caused by the instantaneous high voltage pulse or the like is suppressed. Even if it occurs, the laser device can operate stably.
  • the decompression converter 170 decompresses and outputs the DC voltage through the second rectifying smoother 160.
  • the reduced pressure conversion unit 170 may include a general DC-DC conversion circuit.
  • the constant voltage generator 180 generates a DC voltage required for the boost converter 130, the switching controller 132, the main controller 190, and the like. To this end, the constant voltage generator 180 may include a plurality of constant voltage ICs and filter circuits.
  • the main controller 190 not only controls the laser device as a whole, but also controls the high voltage generation unit 10 and the low voltage generation unit 20 to generate the required voltage.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating in detail the first power filter unit, the first rectifying smoothing unit, and the boost converter shown in FIG. 1, and
  • FIG. 3 is a circuit diagram specifically showing the high voltage generating unit and the multiplication circuit unit shown in FIG. 1. to be.
  • the first power filter unit 110 is connected to 220V commercial power lines through fuses F21 and F22, respectively.
  • the first power supply filter unit 110 includes three filter transformers LF21, LF22 and LF23 and a plurality of capacitors to suppress noise in the 220V commercial power supply.
  • the nodes of the capacitors C21 and C22 and the nodes of the capacitors C23 and C24 are connected to the frame ground. This can suppress noise generated in the frame ground and affecting the 220V commercial power supply.
  • the first rectifying smoother 120 includes a bridge diode BD21, a filter coil L21, and a charging capacitor CA21.
  • the first rectification smoothing unit 120 rectifies and smoothes the stable 220V commercial power source with noise suppressed through the first power filter unit 110.
  • the first rectification smoothing unit 120 may further include a switch SW of the relay RY21 in front of the bridge diode BD21.
  • the boost converter 130 includes a step-up converter including a boost coil L22 and a boost switching element IGBT1 to boost the voltage charged in the charging capacitor C21 of the first rectifying smoother 120 to 600V.
  • the boost converter 130 supplies a voltage charged in the charging capacitor C21 to the boosting coil L22 when the boost switching element IGBT1 is turned on, and a voltage charged in the charging capacitor C21 and a voltage of the boosting coil L22 when the boost switching element IGBT1 is turned off.
  • the high voltage transformer MT31 of the high voltage generator 134 is supplied.
  • the voltage charged in the charging capacitor C21 is applied to five zener diodes ZD21, ZD22, ZD23, ZD24, and ZD25 connected in series, the photo coupler PC21, and the resistor R21. Therefore, when the voltage charged in the charging capacitor C21 becomes equal to or higher than the predetermined voltage, the light emitting element of the photocoupler PC21 emits light and the light receiving element turns on because a current flows.
  • the main controller 190 senses this signal and determines that the laser resonator is open to stop the operation of the laser device.
  • the boost converter 130 includes a resistor R22 for overcurrent detection.
  • the high voltage of the resistor R22 is provided to the positive input terminal of the comparator IC21, and the reference voltage is provided to the negative input terminal of the comparator IC21. Since the output of comparator IC21 is connected to a second 15V voltage (denoted 15V-2 in FIG. 6) via resistor R22, if the overcurrent flows and the positive terminal voltage becomes higher than the negative terminal voltage, the output of comparator IC21 is 15V. Thus, the light emitting element of the phototriac PT21 is turned on.
  • the transistor Q21 is turned off and no current flows in the coil CL of the relay RY22, so that the switch SW of the relay RY22 is turned off. Therefore, the 600V voltage cannot be supplied to the high voltage generator 134. As a result, the lifetime of the flash lamp 50 may be guaranteed and a stable high voltage may be provided to the flash lamp 50.
  • the main controller 190 senses this signal and determines that an overcurrent has flowed to stop the operation of the laser device.
  • the components for detecting the overcurrent and the overvoltage in this embodiment are not limited to the circuit area of the boost converter 130, and the components as functions associated with the operation of the boost converter 130 are described. it means.
  • the switch SW of the relay RY21 is provided in the first rectification smoothing unit 120, the low voltage generating unit 20 can be operated first to operate the high voltage generating unit 10 after the constant voltage is obtained. That is, when 12V voltage is supplied from the low voltage generation unit 20, the voltage is charged to the charging capacitor CA22 through the resistor R23, and the transistor Q22 is turned on. As a result, current flows in the coil CL of the relay RY21, and the switch SW of the relay RY21 is turned on.
  • the high voltage generator 134 converts the boosted voltage output from the boost converter 130 into a high voltage.
  • the turn-on signal is supplied from the switching controller 132 to the gate of the boost switching element and then the turn-off signal is supplied, the boost voltage output from the boost converter 130 is supplied to the primary side of the high voltage transformer MT31.
  • an induced pulse voltage is generated on the secondary side of the high voltage transformer MT31, and a negative pulse high voltage is charged in the high voltage capacitor C31 in the direction of the high voltage diode D31.
  • a resistor R31 is connected to both ends of the high voltage diode D31. This resistor R31 dissipates the current remaining in the multiplication circuit section 140 instead and stabilizes the multiplication circuit section 140 quickly.
  • the high voltage transformer MT31 is embedded in a tank (not shown) and filled with insulating oil.
  • insulating oil in the high voltage transformer MT31 as described above, it is possible to reduce the insulation distance, thereby reducing the size of the high voltage transformer MT31 by more than 70% to 80%, thereby reducing the size of the laser supply power supply by nearly 50%. .
  • the tank is made of copper, and the heat sink is installed in the tank, and the internal heat of the high voltage transformer MT31 is kept low by cooling the heat sink with a fan.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating in detail a switching controller for controlling the boost converter illustrated in FIG. 1
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an internal circuit diagram of the driving signal generation IC illustrated in FIG. 4.
  • the high voltage switching controller 132 includes a timer part 410 and a switching control circuit part 420.
  • the timer part 410 is composed of a timer IC IC41 and peripheral devices, and provides a trigger signal to the switching control circuit part 420.
  • the switching control circuit part 420 includes the drive signal generation IC IC42 and the push-pull amplifier circuits Q41 and Q42.
  • the drive signal generation IC IC 42 preferably includes a photo coupler that electrically insulates the input and output.
  • An internal circuit diagram of the drive signal generation IC IC42 shown in FIG. 4 is shown in FIG.
  • a 15V voltage is supplied to the output power supply terminal (Vcc terminal) of the drive signal generator IC IC42 and a -5V voltage is supplied to the output ground terminal (Vee terminal).
  • the complementary amplifier circuit consists of a PNP element Q41 and an NPN element Q42. A 15V voltage is supplied to the drain of the PNP element Q41 and a -5V voltage is supplied to the drain of the NPN element Q42.
  • the timer IC IC41 When the 5V voltage is supplied to the timer IC IC41, the timer IC IC41 generates and outputs a trigger signal with the value set by the peripheral devices.
  • the trigger signal supplied to the drive signal generation IC IC42 is transmitted through a photo coupler and output to an output terminal (Vout terminal) through Darlington transistors connected to an output power supply terminal.
  • the PNP element Q41 of the complementary amplifier circuit is turned on and the turn-on voltage is supplied to the boost switching element IGBT1, so that the boost switching element IGBT1 is turned on.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating in detail a second power filter unit, a second rectifying smoothing unit, a pressure reducing converter, and a constant voltage generating unit illustrated in FIG. 1, and FIG. 7 is an internal circuit diagram of the power switching IC illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating in detail a second power filter unit, a second rectifying smoothing unit, a pressure reducing converter, and a constant voltage generating unit illustrated in FIG. 1
  • FIG. 7 is an internal circuit diagram of the power switching IC illustrated in FIG. 6.
  • the second power filter unit 150 suppresses noise in the commercial power source when the 220V commercial power source is input.
  • the first power filter unit 110 for the high voltage line and the second power filter unit 150 for the constant voltage generation are respectively provided, thereby generating low voltage from noise caused by momentary high voltage pulses or the like. Protect the unit.
  • the second power filter unit 150 is connected through one fuse F61 of 220V commercial power lines.
  • the second power supply filter unit 150 includes two filter transformers LF61 and LF62 and a plurality of capacitors to suppress noise in the 220V commercial power supply. Of these capacitors, the nodes of filter capacitor C61 and filter capacitor C62 are connected to the frame ground.
  • the second rectifying smoother 160 includes a bridge diode BD61 and a charging capacitor CA61 to rectify and smooth a stable 220V commercial power supply with noise suppressed through the second power filter 150.
  • the decompression converter 170 decompresses and outputs the DC voltage through the second rectifying smoother 160.
  • the decompression converter 170 includes a decompression transformer MT61 and a power switching IC IC61.
  • the decompression transformer MT61 is divided into four coils on the secondary side.
  • An internal circuit diagram of the power switching IC shown in FIG. 6 is shown in FIG.
  • the DC voltage of the second rectifying smoothing unit 160 is charged to the charging capacitor CA62 through the resistor R61, and the charging voltage of the charging capacitor C62 is supplied to the power supply terminal (Vcc terminal) of the power switching IC IC61.
  • one of the secondary side of the pressure reducing transformer MT61 is connected to the power terminal of the power switching IC IC61 through the diode D61 and the resistor R62.
  • the constant voltage generator 180 generates a DC voltage required for the boost converter 130, the switching controller 132, the main controller 190, and the like. To this end, the constant voltage generator 180 may include a plurality of constant voltage ICs and filter circuits.
  • the light emitting device of the photocoupler PC61 When the voltage of the 12V power line of the constant voltage generator 180 is 12V or less, the light emitting device of the photocoupler PC61 is turned off, so that the capacitor charged through the inside of the power switching IC IC61 is supplied to the feedback terminal (FB terminal) of the power switching IC IC61.
  • the power switching element inside is turned on by the voltage of C63.
  • the charging voltage of the charging capacitor CA61 flows through the primary coil of the decompression transformer MT61, and an induced voltage is generated in each of the secondary coils.
  • the light emitting element of the photocoupler PC61 When the voltage of the 12V power supply line becomes 12V or more by the operation of the power switching element, the light emitting element of the photocoupler PC61 is turned on, so that a voltage close to 0V is supplied to the feedback terminal of the power switching IC IC61, whereby the power switching element is Will remain off.
  • the 15V power to be supplied to the boost converter 130 and the 15V power to be supplied to the switching controller 132 are generated using separate constant voltage ICs IC62 and IC63.
  • the constant voltage by the constant voltage IC62 becomes equal to or higher than a predetermined voltage
  • the light emitting element of the photo coupler PC62 operates, whereby the light receiving element of the photo coupler PC62 is turned on.
  • the main controller 190 operates the light emitting element of the photo coupler PC63 when this signal is detected.
  • the light receiving element of the photocoupler PC63 is turned on to operate the constant voltage IC IC63.
  • the output voltage of the constant voltage IC IC63 is further stabilized by the filter circuit.
  • Zener diode ZD61 is connected to the output voltage of constant voltage IC IC63 through resistor R63 to produce a 5V power supply.
  • the ⁇ 5V power to be supplied to the switching controller 132 may be obtained from the secondary coil of the reduced pressure transformer MT61 that generates the 15V power to be supplied to the boost converter 130.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저 생성용 전원 공급 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 상용 전원에 실린 잡음을 억제하는 전원 필터부와, 상기 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 정류 평활부와, 상기 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 승압하는 승압 변환부와, 상기 승압 변환부에서 출력된 승압 직류 전압을 펄스 고전압으로 변환하는 고전압 생성부와, 및 상기 고전압 생성부에서 출력된 펄스 고전압을 램프 방전 고전압으로 체배하여 플래시 램프에 공급하는 체배 회로부를 포함하고, 상기 고전압 생성부는 절연유로 채워진 탱크에 내장된 고전압 트랜스를 포함하고, 상기 고전압 생성부는 상기 고전압 트랜스의 2차측 일단에 연결된 펄스 콘덴서와, 상기 고전압 트랜스의 2차측 타단과 상기 펄스 콘덴서의 사이에 연결된 고전압 다이오드와, 상기 고전압 다이오드의 양단에 연결된 고전압 저항을 더 포함함으로써, 가격이 저렴하고 부피가 작은 피부나 의료용 레이저 장치에 적합한 레이저 생성용 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.

Description

레이저 생성용 전원 공급 장치
본 발명은 레이저 생성용 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 피부용 및 의료용 레이저 장치에 적용하기 위한 레이저 생성용 전원 공급 장치에 관한 것이다.
레이저 장치는 레이저 공진기에서의 레이저 생성을 위해 플래시 램프에 순간적인 고전압 펄스를 공급하는 전원 공급 장치를 구비한다. 현재 레이저 장치는 산업에 많이 적용되어 사용되나, 레이저는 일반적으로 응집력, 단색(무색) 및 직진성이 있을 뿐만 아니라 피부에 닿을 경우에는 지혈 효과 및 소독 효과도 있어 점차 피부나 의료용으로 그 사용 용도가 확대되고 있다.
그러나 현재 레이저 장치에 사용되는 전원 공급 장치는 주로 산업용에서 사용되는 회로들을 그대로 사용하고 있기 때문에 사이리스터(SCR)가 사용되거나 스위칭 소자들이 다수 개 사용되고 또한 고압 트랜스의 부피도 크다. 그러나 피부 조직이나 인체의 장기 조직은 레이저 출력이 조금만 세어져도 심하게 손상될 염려가 있기 때문에 산업용 레이저와는 달리 의료용 레이저는 비교적 100W 이하의 저출력이 이용되고 있다.
따라서 피부나 의료용 레이저 장치에 적합한 가격이 저렴하고 부피가 작은 레이저 생성용 전원 공급 장치가 요구되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 가격이 저렴하고 부피가 작은 피부나 의료용 레이저 장치에 적합한 레이저 생성용 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 생성용 전원 공급 장치는 상용 전원에 실린 잡음을 억제하는 전원 필터부와, 상기 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 정류 평활부와, 상기 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 승압하는 승압 변환부와, 상기 승압 변환부에서 출력된 승압 직류 전압을 펄스 고전압으로 변환하는 고전압 생성부와, 및 상기 고전압 생성부에서 출력된 펄스 고전압을 램프 방전 고전압으로 체배하여 플래시 램프에 공급하는 체배 회로부를 포함하고, 상기 고전압 생성부는 절연유로 채워진 탱크에 내장된 고전압 트랜스를 포함하고, 상기 고전압 생성부는 상기 고전압 트랜스의 2차측 일단에 연결된 펄스 콘덴서와, 상기 고전압 트랜스의 2차측 타단과 상기 펄스 콘덴서의 사이에 연결된 고전압 다이오드와, 상기 고전압 다이오드의 양단에 연결된 고전압 저항을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고전압 트랜스가 내장된 상기 탱크는 구리로 이루어지고, 상기 탱크에는 방열판이 배치되고, 상기 방열판은 팬으로 냉각되는 것이 바람직하다.
상기 승압 변환부는 승압 코일과 승압 스위칭 소자로 이루어진 스텝-업 컨버터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 승압 스위칭 소자는 하나의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어질 수 있다.
상기 고전압 트랜스의 2차측 일단은 프레임 접지에 연결되고, 상기 전원 필터부는 상용 전원 라인들에 직렬로 연결된 제1 필터 콘덴서와 제2 필터 콘덴서를 포함하고, 상기 제1 필터 콘덴서와 상기 제2 필터 콘덴서의 노드는 상기 프레임 접지에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 승압 변환부는 과전류 검출을 위한 검출 저항과 상기 승압 변환부에서 생성된 승압 직류 전압을 상기 고전압 생성부로 출력 또는 차단하는 제1 릴레이를 구비하여, 상기 검출 저항의 양단 전압이 소정 전압을 초과하면 상기 제1 릴레이의 코일에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 릴레이의 스위치를 오프시키는 것이 바람직하다.
상기 검출 저항과 상기 제1 릴레이 사이에는 전기적인 신호 전달을 위해 포토 트라이악이 사용될 수 있다.
상기 정류 평활부에는 상기 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 연결 또는 차단하기 위한 제2 릴레이의 스위치를 더 포함하고, 상기 승압 변환부는 상기 제1 릴레이의 코일을 구동하기 위한 동작 전압이 공급되면, 상기 제2 릴레이의 스위치가 온되도록 상기 제2 릴레이의 코일에 전류를 흐르게 할 수 있다.
상기 승압 변환부에서의 승압 직류 전압이 소정 전압 이상인 경우, 상기 플래시 램프가 오픈되었음을 나타내는 램프 오픈 신호를 출력하기 위한 포토 커플러를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 생성용 전원 공급 장치는 상용 전원의 잡음을 억제하는 제1 전원 필터부와, 상기 제1 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 제1 정류 평활부와, 상기 제1 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 승압하는 승압 변환부와, 상기 승압 변환부에서 출력된 승압 직류 전압을 펄스 고전압으로 변환하는 고전압 생성부와, 및 상기 고전압 생성부에서 출력된 펄스 고전압을 램프 방전 고전압으로 체배하여 플래시 램프에 공급하는 체배 회로부를 구비하는 고전압 생성 유닛과, 상용 전원의 잡음을 억제하는 제2 전원 필터부와, 상기 제2 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 제2 정류 평활부와, 상기 제2 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 감압하여 출력하는 감압 변환부와, 복수의 직류 전압을 생성하는 정전압 생성부를 구비한 저전압 생성 유닛을 포함하고, 상기 정전압 생성부는 적어도 하나의 전원 생성 전압이 정격 전압 이하이면 턴온되는 발광 소자를 포함하고, 상기 감압 변환부는 1차측 코일과 복수의 2차측 코일을 구비한 감압 트랜스와 상기 감압 트랜스에 연결된 전력 스위칭 소자와, 및 상기 발광 소자의 턴온을 수신하는 수광 소자를 포함하여, 상기 정전압 생성부의 상기 발광 소자가 턴온된 경우 상기 전력 스위칭 소자의 동작을 정지시키는 것이 바람직하다.
상기 감압 변환부는 1차측 코일과 복수의 2차측 코일을 구비한 감압 트랜스를 포함하고, 상기 정전압 생성부는 상기 고전압 생성 유닛에 공급될 플러스 전원과 마이너스 전원을 상기 감압 트랜스의 각각 다른 2차측 코일로부터 생성하는 것이 바람직하다.
상기 고전압 생성부는 상기 고전압 트랜스의 2차측 일단에 연결된 펄스 콘덴서와, 상기 고전압 트랜스의 2차측 타단과 상기 펄스 콘덴서의 사이에 연결된 고전압 다이오드와, 상기 고전압 다이오드의 양단에 연결된 고전압 저항을 더 포함할 수 있다.
레이저 생성용 전원 공급 장치는 상기 승압 스위칭 소자의 게이트를 제어하기 위한 상보형(push-pull) 증폭회로를 구비하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구성들에 의해, 본 발명은 가격이 저렴하고 부피가 작은 레이저 생성용 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 고전압 생성 유닛과 저전압 생성 유닛의 각각에 전원 필터부와 정류 필터부를 구비함으로써, 고전압 펄스 등에 의한 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 과전압 또는 과전류를 검출함으로써, 레이저 장치의 안정성을 확보하고 플래시 램프의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 복수의 포토 커플러들을 이용하여 순차적으로 정전압을 생성하게 함으로써, 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 생성용 전원 공급 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 전원 필터부, 제1 정류 평활부 및 승압 변환부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 고전압 생성부 및 체배 회로부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스위칭 제어부를 제어하기 위한 고전압 스위칭 제어부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 구동 신호 생성 IC의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 제2 전원 필터부, 제2 정류 평활부, 감압 변환부 및 정전압 생성부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 전력 스위칭 IC의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 피부 치료용 레이저 장치를 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 생성용 전원 공급 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 생성용 전원 공급 장치는 크게 고전압 생성 유닛(10)과 저전압 생성 유닛(20)으로 구분된다.
고전압 생성 유닛(10)은 제1 전원 필터부(110), 제1 정류 평활부(120), 승압 변환부(130), 스위칭 제어부(132), 고전압 생성부(134) 및 체배 회로부(140)를 포함한다.
제1 전원 필터부(110)는 220V 상용 전원이 입력되면 상용 전원에 포함되어 있는 잡음을 억제한다. 특히 레이저 공진부에서의 레이저 생성을 위해 플래시 램프(50)에 공급되는 고전압이 순간적인 펄스이므로, 제1 전원 필터부(110)는 전원 라인을 통해 들어오는 잡음뿐만 아니라 전원 라인으로 출력되는 잡음을 억제한다.
제1 정류 평활부(120)는 제1 전원 필터부(110)를 통해 잡음이 억제된 안정적인 220V 상용 전원을 정류하고 평활한다. 이 경우 정류 회로로 브리지 다이오드 회로를 이용하는 것이 바람직하다.
승압 변환부(130)는 제1 정류 평활부(120)를 통해 직류화된 전압을 600V로 승압한다. 종래에는 승압 전압이 높아 내압을 견디기 위해 승압 스위칭 소자로 사용되는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 다수개 사용하거나 SCR 등을 사용하였으나, 본 실시예를 적용하는 경우 승압 변환부(130)에서 출력된 승압 전압이 600V이므로, IGBT 1개만으로도 구현이 가능하다. 따라서 본 실시예의 경우 승압 스위칭 소자로 IGBT가 바람직하다.
스위칭 제어부(132)는 승압 변환부(130)의 승압 스위칭 소자를 제어한다. 스위칭 제어부(132)에는 정전압 생성부(180)로부터 15V의 플러스 전압과 -5V의 마이너스 전압이 공급된다.
고전압 생성부(134)는 승압 변환부(130)에서 출력된 승압 전압을 고전압으로 변환한다. 고전압 생성부(134)는 고전압 트랜스를 포함하며, 승압 변환부(130)의 승압 스위칭 소자의 온/오프에 따라 플래시 램프(50)의 방전에 적합한 고전압을 출력한다.
체배 회로부(140)는 고전압 생성부(134)에서 출력된 고전압을 램프 방전 전압으로 체배한다. 체배 회로부(140)는 LC 증폭회로로 이루어지며, 램프 방전 전압 -10KV를 플래시 램프(50)에 공급한다.
저전압 생성 유닛(20)은 제2 전원 필터부(150), 제2 정류 평활부(160), 감압 변환부(170) 및 정전압 생성부(180)를 포함한다.
제2 전원 필터부(150)는 제1 전원 필터부(110)와 마찬가지로, 220V 상용 전원이 입력되면 상용 전원에 포함되어 있는 잡음을 억제한다.
제2 정류 평활부(160)는 제2 전원 필터부(150)를 통해 잡음이 억제된 안정적인 220V 상용 전원을 정류하고 평활한다. 이 경우 정류 회로로 브리지 다이오드 회로를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서는 220V 상용 전원에 대해, 고전압 라인을 위한 제1 전원 필터부(110)와 정전압 생성을 위한 제2 전원 필터부(150)를 각각 구비함으로써, 순간적인 고전압 펄스 등에 의한 잡음이 발생하는 경우라도 레이저 장치가 안정적으로 동작할 수 있다.
감압 변환부(170)는 제2 정류 평활부(160)를 통해 직류화된 전압을 감압하여 출력한다. 감압 변환부(170)는 일반적인 DC-DC 변환 회로를 포함할 수 있다.
정전압 생성부(180)는 승압 변환부(130), 스위칭 제어부(132) 및 메인 제어부(190) 등에 필요한 직류 전압을 생성한다. 이를 위해, 정전압 생성부(180)는 복수의 정전압 IC와 필터 회로를 구비할 수 있다.
메인 제어부(190)는 레이저 장치를 총체적으로 제어할 뿐만 아니라 고전압 생성 유닛(10)과 저전압 생성 유닛(20)을 제어하여 필요한 전압을 생성하게 한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 전원 필터부, 제1 정류 평활부 및 승압 변환부를 구체적으로 도시한 회로도이고, 도 3은 도 1에 도시된 고전압 생성부 및 체배 회로부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
제1 전원 필터부(110)는 220V 상용 전원 라인들에 각각 퓨즈 F21 및 F22를 통해 연결된다. 제1 전원 필터부(110)는 220V 상용 전원에 있는 잡음을 억제하기 위해, 3개의 필터 트랜스 LF21, LF22 및 LF23와 다수의 콘덴서를 포함한다. 그리고 다수의 콘덴서 중에서 콘덴서 C21과 콘덴서 C22의 노드 및 콘덴서 C23과 콘덴서 C24의 노드가 프레임 접지에 연결된다. 이에 의해 프레임 접지에 발생하여 220V 상용 전원에 영향을 미치는 잡음을 억제할 수 있다.
제1 정류 평활부(120)는 브리지 다이오드 BD21, 필터 코일 L21과 충전 콘덴서 CA21를 포함한다. 이에 의해, 제1 정류 평활부(120)는 제1 전원 필터부(110)를 통해 잡음이 억제된 안정적인 220V 상용 전원을 정류하고 평활한다. 또한, 제1 정류 평활부(120)는 브리지 다이오드 BD21 전단에 릴레이 RY21의 스위치(SW)를 더 구비할 수 있다.
승압 변환부(130)는 제1 정류 평활부(120)의 충전 콘덴서 C21에 충전된 전압을 600V로 승압하기 위해, 승압 코일 L22과 승압 스위칭 소자 IGBT1로 이루어진 스텝-업 컨버터를 포함한다. 승압 변환부(130)는 승압 스위칭 소자 IGBT1가 턴온되면 충전 콘덴서 C21에 충전된 전압이 승압 코일 L22에 공급되고, 승압 스위칭 소자 IGBT1가 턴오프되면 충전 콘덴서 C21에 충전된 전압과 승압 코일 L22의 전압이 고전압 생성부(134)의 고전압 트랜스 MT31에 공급된다.
한편, 충전 콘덴서 C21에 충전된 전압은 직렬 연결된 5개의 제너 다이오드 ZD21, ZD22, ZD23, ZD24 및 ZD25와, 포토 커플러 PC21와, 저항 R21에 걸린다. 따라서 충전 콘덴서 C21에 충전된 전압이 소정 전압 이상이 되면, 포토 커플러 PC21의 발광 소자가 발광되고 수광 소자는 전류가 흐르므로 온된다. 메인 제어부(190)는 이 신호를 감지하여 레이저 공진기가 개방되어 있다고 판단하여 레이저 장치의 동작을 정지시킨다.
또한, 승압 변환부(130)는 과전류 검출을 위해 저항 R22를 구비한다. 저항 R22를 통해 전류가 흐르면, 저항 R22의 높은 쪽 전압이 비교기 IC21의 플러스 입력 단자에 제공되고, 비교기 IC21의 마이너스 입력 단자에는 기준 전압이 제공된다. 저항 R22를 통해 비교기 IC21의 출력이 제2의 15V 전압(도 6에 15V-2로 표기됨)에 연결되어 있기 때문에 과전류가 흘러 플러스 단자 전압이 마이너스 단자 전압보다 높아지면, 비교기 IC21의 출력은 15V가 되고 따라서 포토 트라이악 PT21의 발광 소자가 온된다. 이에 의해 포토 트라이악 PT21의 트라이악이 온되면 트랜지스터 Q21이 턴오프되고 릴레이 RY22의 코일 CL에는 전류가 흐르지 않으므로 릴레이 RY22의 스위치 SW는 오프된다. 따라서 고전압 생성부(134)로 600V 전압을 공급할 수 없다. 이에 의해 플래시 램프(50)의 수명을 보장하며 플래시 램프(50)에 안정적인 고전압을 제공할 수 있다.
또한, 포토 트라이악 PT21의 트라이악이 온되면 포토 커플러 PC22의 발광 소자가 오프되므로 포토 커플러 PC22도 수광 소자도 오프된다. 이에 의해, 메인 제어부(190)는 이 신호를 감지하여 과전류가 흘렀다고 판단하여 레이저 장치의 동작을 정지시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 과전류 및 과전압 검출을 위한 구성들은 승압 변환부(130)의 회로 영역에 한정된다는 것이 아니며, 승압 변환부(130)의 동작과 연계된 기능으로서의 구성들을 의미한다.
또한, 릴레이 RY21의 스위치 SW가 제1 정류 평활부(120)에 구비되어 있기 때문에, 저전압 생성 유닛(20)이 먼저 동작하여 정전압이 얻어진 후에 고전압 생성 유닛(10)을 동작시킬 수 있다. 즉, 저전압 생성 유닛(20)으로부터 12V 전압이 공급되면 저항 R23를 통해 충전 콘덴서 CA22에 전압이 충전되고 트랜지스터 Q22가 턴온된다. 이에 의해 릴레이 RY21의 코일 CL에 전류가 흐르고 릴레이 RY21의 스위치 SW가 온된다.
고전압 생성부(134)는 승압 변환부(130)에서 출력된 승압 전압을 고전압으로 변환한다. 스위칭 제어부(132)로부터 승압 스위칭 소자의 게이트에 턴온 신호가 공급되었다가 턴오프 신호가 공급되면, 승압 변환부(130)에서 출력된 승압 전압이 고전압 트랜스 MT31의 1차측에 공급된다. 이에 의해 고전압 트랜스 MT31의 2차측에 유도 펄스 전압이 발생하고 고전압 다이오드 D31의 방향에 따라 고전압 콘덴서 C31에 마이너스 펄스 고전압이 충전된다. 한편, 고전압 다이오드 D31의 양단에는 저항 R31이 연결된다. 이 저항 R31은 체배 회로부(140)에 남은 전류를 대신 소비하여 체배 회로부(140)를 빠르게 안정시킨다.
한편, 체배 회로부(140)의 가포화 코일 SL31에 인가되는 전압을 시간으로 적분한 값이 소정값에 도달하면, 가포화 코일 SL31은 자기 포화되어 임피던스가 급격하게 작아진다. 그러면 고전압 콘덴서 C31로부터 고전압 콘덴서 C32로 전하의 전송이 개시된다. 이와 같이, 고전압 콘덴서 C32에 충전된 전압은 고전압 콘덴서 C33로 전송되고, 고전압 콘덴서 C33에 충전된 전하는 콘덴서 C34로 전송된다. 고전압 콘덴서 C34의 고전압이 상승하여 플래시 램프(50)의 방전 전압에 도달하면, 플래시 램프(50)가 방전된다. 이 경우 플래시 램프(50)가 옐로우 튜브이면, 2μs의 순간적인 고전압 펄스가 공급된다.
한편, 고전압 트랜스 MT31로 절연 트랜스를 사용하는 것이 바람직하다. 고전압 트랜스 MT31는 탱크(미도시됨) 안에 내장되며, 탱크 안에는 절연유로 채워진다. 이와 같이 고전압 트랜스 MT31에 절연유를 사용함으로써 절연 거리를 줄일 수 있고, 그로 인해 고전압 트랜스 MT31의 크기를 70% 내지 80% 이상 줄이는 것이 가능해지므로 레이저 생성용 전원 공급 장치의 크기를 50% 가까이 줄일 수 있다.
그러나 고전압 트랜스 MT31에 절연유를 사용하면, 고전압 트랜스 MT31를 냉각하는 것이 용이하지 않다. 따라서 본 실시예에서는 탱크를 구리로 만들고 탱크에 방열판을 설치하며, 팬으로 방열판을 냉각함으로써 고전압 트랜스 MT31의 내부 온도를 낮게 유지하도록 설계하였다.
도 4는 도 1에 도시된 승압 변환부를 제어하기 위한 스위칭 제어부를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 구동 신호 생성 IC의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고전압 스위칭 제어부(132)는 타이머 파트(410)와 스위칭 제어 회로 파트(420)를 포함한다.
타이머 파트(410)는 타이머 IC IC41과 주변 소자들로 이루어지며, 스위칭 제어 회로 파트(420)에 트리거 신호를 제공한다.
스위칭 제어 회로 파트(420)는 구동 신호 생성 IC IC42와 상보형(push-pull) 증폭회로 Q41 및 Q42를 포함한다. 구동 신호 생성 IC IC42는 입력과 출력을 전기적으로 절연하는 포토 커플러를 구비하는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 구동 신호 생성 IC IC42의 내부 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
한편, 구동 신호 생성 IC IC42의 출력 전원 단자(Vcc 단자)에는 15V 전압이 공급되고 출력 접지 단자(Vee 단자)에는 -5V 전압이 공급된다. 또한 상보형 증폭회로는 PNP 소자 Q41과 NPN 소자 Q42로 이루어지며, PNP 소자 Q41의 드레인에는 15V 전압이 공급되고 NPN 소자 Q42의 드레인에는 -5V 전압이 공급된다.
타이머 IC IC41에 5V 전압이 공급되면 타이머 IC IC41는 주변 소자들로 설정된 값으로 트리거 신호를 생성하여 출력한다. 구동 신호 생성 IC IC42에 공급된 트리거 신호는 포토 커플러를 통해 전달되며, 출력 전원 단자에 연결된 달링톤 트랜지스터들을 통해 출력 단자(Vout 단자)로 출력된다. 구동 신호 생성 IC IC42의 출력 단자의 전압이 출력 전원 단자 전압에 가까우면 상보형 증폭회로의 PNP 소자 Q41이 턴온되고, 승압 스위칭 소자 IGBT1에 턴온 전압이 공급되므로, 승압 스위칭 소자 IGBT1는 턴온된다.
도 6은 도 1에 도시된 제2 전원 필터부, 제2 정류 평활부, 감압 변환부 및 정전압 생성부를 구체적으로 도시한 회로도이고, 도 7은 도 6에 도시된 전력 스위칭 IC의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
제2 전원 필터부(150)는 제1 전원 필터부(110)와 마찬가지로, 220V 상용 전원이 입력되면 상용 전원에 있는 잡음을 억제한다. 본 실시예에서는 220V 상용 전원에 대해, 고전압 라인을 위한 제1 전원 필터부(110)와 정전압 생성을 위한 제2 전원 필터부(150)를 각각 구비함으로써, 순간적인 고전압 펄스 등에 의한 잡음으로부터 저전압 생성 유닛을 보호한다.
제2 전원 필터부(150)는 220V 상용 전원 라인들의 하나의 퓨즈 F61를 통해 연결된다. 제2 전원 필터부(150)는 220V 상용 전원에 있는 잡음을 억제하기 위해, 2개의 필터 트랜스 LF61 및 LF62와 다수의 콘덴서를 포함한다. 이 다수의 콘덴서 중에서 필터 콘덴서 C61와 필터 콘덴서 C62의 노드가 프레임 접지에 연결된다.
제2 정류 평활부(160)는 브리지 다이오드 BD61과 충전 콘덴서 CA61를 포함하여, 제2 전원 필터부(150)를 통해 잡음이 억제된 안정적인 220V 상용 전원을 정류하고 평활한다.
감압 변환부(170)는 제2 정류 평활부(160)를 통해 직류화된 전압을 감압하여 출력한다. 이를 위해, 감압 변환부(170)는 감압 트랜스 MT61과 전력 스위칭 IC IC61를 포함한다. 감압 트랜스 MT61는 2차측이 4개로 코일로 구분된다. 도 6에 도시된 전력 스위칭 IC의 내부 회로도가 도 7에 도시되어 있다.
제2 정류 평활부(160)의 직류 전압이 저항 R61를 통해 충전 콘덴서 CA62에 충전되고, 이 충전 콘덴서 C62의 충전 전압이 전력 스위칭 IC IC61의 전원 단자(Vcc 단자)에 공급된다. 또한 전력 스위칭 IC IC61의 전원 단자에는 감압 트랜스 MT61의 2차측의 하나가 다이오드 D61과 저항 R62를 통해 연결된다.
정전압 생성부(180)는 승압 변환부(130), 스위칭 제어부(132) 및 메인 제어부(190) 등에 필요한 직류 전압을 생성한다. 이를 위해, 정전압 생성부(180)는 복수의 정전압 IC와 필터 회로를 구비할 수 있다.
정전압 생성부(180)의 12V 전원 라인의 전압이 12V 이하이면 포토 커플러 PC61의 발광 소자가 오프 상태이므로, 전력 스위칭 IC IC61의 피드백 단자(FB 단자)에는 전력 스위칭 IC IC61의 내부를 통해 충전된 콘덴서 C63의 전압에 의해 내부에 있는 전력 스위칭 소자가 온된다.
전력 스위칭 소자가 온되면, 충전 콘덴서 CA61의 충전 전압이 감압 트랜스 MT61의 1차측 코일을 통해 흐르고 2차측 코일 각각에는 유도 전압이 생성된다.
전력 스위칭 소자의 동작에 의해 12V 전원 라인의 전압이 12V 이상이 되면, 포토 커플러 PC61의 발광 소자가 온되므로, 전력 스위칭 IC IC61의 피드백 단자에는 0V에 가까운 전압이 공급되고, 이에 의해 전력 스위칭 소자가 오프 상태를 유지하게 된다.
본 실시예에서는 승압 변환부(130)에 공급될 15V 전원과 스위칭 제어부(132)에 공급될 15V 전원을 개별의 정전압 IC IC62 및 IC63를 이용하여 생성한다. 또한, 정전압 IC62에 의한 정전압이 소정의 전압 이상이 되면, 포토 커플러 PC62의 발광 소자가 동작하고 이에 의해 포토 커플러 PC62의 수광 소자가 온된다. 메인 제어부(190)는 이 신호가 검출되면 포토 커플러 PC63의 발광 소자를 동작시킨다. 이에 의해 포토 커플러 PC63의 수광 소자가 온되고 정전압 IC IC63이 동작한다. 정전압 IC IC63의 출력 전압은 필터 회로에 의해 더욱 안정화된다. 한편, 제너 다이오드 ZD61는 저항 R63를 통해 정전압 IC IC63의 출력 전압에 연결되어 5V 전원을 생성한다.
또한, 스위칭 제어부(132)에 공급될 -5V 전원은 승압 변환부(130)에 공급될 15V 전원을 생성하는 감압 트랜스 MT61의 2차측 코일로부터 얻을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 상용 전원에 실린 잡음을 억제하는 전원 필터부와,
    상기 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 정류 평활부와,
    상기 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 승압하는 승압 변환부와,
    상기 승압 변환부에서 출력된 승압 직류 전압을 펄스 고전압으로 변환하는 고전압 생성부와, 및
    상기 고전압 생성부에서 출력된 펄스 고전압을 램프 방전 고전압으로 체배하여 플래시 램프에 공급하는 체배 회로부를 포함하고,
    상기 고전압 생성부는 절연유로 채워진 탱크에 내장된 고전압 트랜스를 포함하고,
    상기 고전압 생성부는 상기 고전압 트랜스의 2차측 일단에 연결된 펄스 콘덴서와, 상기 고전압 트랜스의 2차측 타단과 상기 펄스 콘덴서의 사이에 연결된 고전압 다이오드와, 상기 고전압 다이오드의 양단에 연결된 고전압 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 트랜스가 내장된 상기 탱크는 구리로 이루어지고,
    상기 탱크에는 방열판이 배치되고,
    상기 방열판은 팬으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승압 변환부는 승압 코일과 승압 스위칭 소자로 이루어진 스텝-업 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 승압 스위칭 소자는 하나의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 트랜스의 2차측 일단은 프레임 접지에 연결되고,
    상기 전원 필터부는 상용 전원 라인들에 직렬로 연결된 제1 필터 콘덴서와 제2 필터 콘덴서를 포함하고,
    상기 제1 필터 콘덴서와 상기 제2 필터 콘덴서의 노드는 상기 프레임 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 승압 변환부는 과전류 검출을 위한 검출 저항과 상기 승압 변환부에서 생성된 승압 직류 전압을 상기 고전압 생성부로 출력 또는 차단하는 제1 릴레이를 구비하여, 상기 검출 저항의 양단 전압이 소정 전압을 초과하면 상기 제1 릴레이의 코일에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 릴레이의 스위치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 저항과 상기 제1 릴레이 사이에는 전기적인 신호 전달을 위해 포토 트라이악이 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 정류 평활부에는 상기 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 연결 또는 차단하기 위한 제2 릴레이의 스위치를 더 포함하고,
    상기 승압 변환부는 상기 제1 릴레이의 코일을 구동하기 위한 동작 전압이 공급되면, 상기 제2 릴레이의 스위치가 온되도록 상기 제2 릴레이의 코일에 전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 승압 변환부에서의 승압 직류 전압이 소정 전압 이상인 경우, 상기 플래시 램프가 오픈되었음을 나타내는 램프 오픈 신호를 출력하기 위한 포토 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  10. 상용 전원의 잡음을 억제하는 제1 전원 필터부와, 상기 제1 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 제1 정류 평활부와, 상기 제1 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 승압하는 승압 변환부와, 상기 승압 변환부에서 출력된 승압 직류 전압을 펄스 고전압으로 변환하는 고전압 생성부와, 및 상기 고전압 생성부에서 출력된 펄스 고전압을 램프 방전 고전압으로 체배하여 플래시 램프에 공급하는 체배 회로부를 구비하는 고전압 생성 유닛과,
    상용 전원의 잡음을 억제하는 제2 전원 필터부와, 상기 제2 전원 필터부에서 출력된 상용 전원을 정류하고 평활하는 제2 정류 평활부와, 상기 제2 정류 평활부에서 출력된 평활 직류 전압을 감압하여 출력하는 감압 변환부와, 복수의 직류 전압을 생성하는 정전압 생성부를 구비한 저전압 생성 유닛을 포함하고,
    상기 정전압 생성부는 적어도 하나의 전원 생성 전압이 정격 전압 이하이면 턴온되는 발광 소자를 포함하고,
    상기 감압 변환부는 1차측 코일과 복수의 2차측 코일을 구비한 감압 트랜스와 상기 감압 트랜스에 연결된 전력 스위칭 소자와, 및 상기 발광 소자의 턴온을 수신하는 수광 소자를 포함하여, 상기 정전압 생성부의 상기 발광 소자가 턴온된 경우 상기 전력 스위칭 소자의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감압 변환부는 1차측 코일과 복수의 2차측 코일을 구비한 감압 트랜스를 포함하고,
    상기 정전압 생성부는 상기 고전압 생성 유닛에 공급될 플러스 전원과 마이너스 전원을 상기 감압 트랜스의 각각 다른 2차측 코일로부터 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고전압 생성부는 절연유로 채워진 탱크에 내장된 고전압 트랜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 승압 변환부는 승압 코일과 승압 스위칭 소자로 이루어진 스텝-업 컨버터를 포함하고,
    상기 승압 스위칭 소자는 하나의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고전압 생성부는 상기 고전압 트랜스의 2차측 일단에 연결된 펄스 콘덴서와, 상기 고전압 트랜스의 2차측 타단과 상기 펄스 콘덴서의 사이에 연결된 고전압 다이오드와, 상기 고전압 다이오드의 양단에 연결된 고전압 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고전압 트랜스의 2차측 일단은 프레임 접지에 연결되고,
    상기 전원 필터부는 상용 전원 라인에 직렬로 연결된 제1 필터 콘덴서와 제2 필터 콘덴서를 구비하고,
    상기 제1 필터 콘덴서와 상기 제2 필터 콘덴서의 노드는 상기 프레임 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 승압 변환부는 과전류 검출을 위한 검출 저항과 상기 승압 변환부에서 생성된 승압 직류 전압을 상기 고전압 생성부로 출력 또는 차단하는 제1 릴레이를 구비하여, 상기 검출 저항의 양단 전압이 소정 전압을 초과하면 상기 제1 릴레이의 코일에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 릴레이의 스위치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 승압 변환부에서 생성된 승압 직류 전압이 소정 전압 이상인 경우, 상기 플래시 램프가 오픈되었음을 나타내는 램프 오픈 신호를 출력하기 위한 포토 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 승압 스위칭 소자의 게이트를 제어하기 위한 상보형(push-pull) 증폭회로를 구비하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 생성용 전원 공급 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107979885A (zh) * 2016-10-25 2018-05-01 松下知识产权经营株式会社 点灯装置及照明装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001274492A (ja) * 2000-03-23 2001-10-05 Nichicon Corp パルスレーザ電源
JP2002289951A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Nichicon Corp パルスレーザ電源
JP2004087645A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Meidensha Corp パルス電源装置
US20070071047A1 (en) * 2005-09-29 2007-03-29 Cymer, Inc. 6K pulse repetition rate and above gas discharge laser system solid state pulse power system improvements
KR20110075912A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 광주과학기술원 플래시램프용 점등 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001274492A (ja) * 2000-03-23 2001-10-05 Nichicon Corp パルスレーザ電源
JP2002289951A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Nichicon Corp パルスレーザ電源
JP2004087645A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Meidensha Corp パルス電源装置
US20070071047A1 (en) * 2005-09-29 2007-03-29 Cymer, Inc. 6K pulse repetition rate and above gas discharge laser system solid state pulse power system improvements
KR20110075912A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 광주과학기술원 플래시램프용 점등 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107979885A (zh) * 2016-10-25 2018-05-01 松下知识产权经营株式会社 点灯装置及照明装置

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