一種輸出功率恒定的固體激光電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輸出功率恒定的固體激光電源，其包括有依次連接的EMI濾波模塊、整流濾波電路、充電開關(guān)控制模塊、實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊、隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、恒定功率充電模塊和儲(chǔ)能模塊。本發(fā)明通過輸出功率可靠的充電電壓,來(lái)保證激光輸出能量精確、穩(wěn)定，有效地抑制了高次諧波電流的污染，顯著提高了電力的利用率，解決了因工業(yè)電網(wǎng)電壓的不規(guī)則的浮動(dòng)變化，而導(dǎo)致充電電路充電能力欠缺或飽和的問題，保證了激光電源充電功率的恒定。
【專利說明】—種輸出功率恒定的固體激光電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體激光器電源，尤其涉及一種輸出功率恒定的固體激光電源。
【背景技術(shù)】
[0002]自I960年第一臺(tái)激光器誕生，激光技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展非常迅速，應(yīng)用到各個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】，激光加工技術(shù)也處在全面的發(fā)展和不斷的改進(jìn)完善之中，其激光設(shè)備已廣泛的應(yīng)用于航空航天、兵器制造、光通信、醫(yī)療器械、IT、電子器件、精密器械、鐘表眼鏡、首飾飾品、太陽(yáng)能、汽車配件、工藝禮品及其他激光對(duì)外加工服務(wù)等各種制造行業(yè)。并且從應(yīng)用的效果、加工的效率等方面看，激光加工技術(shù)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的加工技術(shù)；并得到迅猛的發(fā)展。而激光電源作為激光器的核心部分，其性能的好壞直接影響到整個(gè)激光設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，關(guān)系到激光工業(yè)設(shè)備使用的加工質(zhì)量。
[0003]當(dāng)前的固體激光電源使用LC充電方式，主電路拓?fù)洳捎梅歉綦xBOOST或BUCK電路，有恒壓和恒流兩種控制模式。以恒定的電壓或電流給儲(chǔ)能電容器充電，提高充電效率，改善了電源的穩(wěn)定性，基本滿足了高重復(fù)頻率的要求。目前市場(chǎng)上還在大量使用這種類型的電源。其主要缺點(diǎn)是電源輸出功率隨電網(wǎng)輸入電壓變化而波動(dòng)，激光輸出的能量不穩(wěn)定，功率因數(shù)太低，電源的諧波電流大，有較大的電磁干擾；安全可靠性不高，且生產(chǎn)成本高。其諧波電流污染的危害可概括為:1、對(duì)激光電源本身增大輸入損耗，降低整機(jī)效率無(wú)功損耗過大；2、對(duì)電網(wǎng)鄰近用戶的尖刺噪聲干擾，至使設(shè)備失控，配電裝置過電流過熱、溫升過高而起火，危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輸出功率恒定的固體激光電源，本發(fā)明通過輸出功率可靠的充電電壓，來(lái)保證激光輸出能量精確、穩(wěn)定，有效地抑制了高次諧波電流的污染，顯著提高了電力的利用率，解決了因工業(yè)電網(wǎng)電壓的不規(guī)則的浮動(dòng)變化，而導(dǎo)致充電電路充電能力欠缺或飽和的問題，保證了激光電源充電功率的恒定。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]一種輸出功率恒定的固體激光電源，其包括有依次連接的EMI濾波模塊、整流濾波電路、充電開關(guān)控制模塊、實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊、隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、恒定功率輸出模塊和儲(chǔ)能模塊，其中:所述EMI濾波模塊用于抑制外部電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的差模干擾和共模干擾；所述整流濾波電路用于對(duì)EMI濾波模塊輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流和濾波，輸出平滑的脈動(dòng)直流電壓分別至充電開關(guān)控制模塊和恒定功率輸出模塊；所述充電開關(guān)控制模塊通過控制其導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)控制主回路的充電狀態(tài)；所述實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊用于對(duì)主回路的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行采集，輸出實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊；所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊用于對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出PWM信號(hào)至隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊；所述隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)恒定功率輸出模塊，以令恒定功率輸出模塊將整流濾波電路輸出的脈動(dòng)直流電壓變換恒定的電壓信號(hào)，并且輸出至儲(chǔ)能模塊。
[0007]優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊還連接有多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置，所述多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置為過流保護(hù)電路、欠壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路中的任意一種或者幾種的結(jié)合。
[0008]優(yōu)選地，所述充電開關(guān)控制電路包括有軟啟動(dòng)保護(hù)電路，所述軟啟動(dòng)電路用于調(diào)節(jié)電解電容的充電電流。
[0009]優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊包括電流檢測(cè)模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)電壓源電路和比較電路，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)充電開關(guān)控制電路輸出電流的變化值，并且輸出電流檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊；所述輸出電壓采樣電路對(duì)固體激光電源的輸出電壓進(jìn)行分壓取樣，將取樣電壓傳輸至比較電路，所述基準(zhǔn)電壓源電路輸出基準(zhǔn)電壓至比較電路，所述比較電路將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出電壓檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述電流檢測(cè)模塊是霍爾電流傳感器。
[0011]優(yōu)選地，所述輸出電壓采樣電路由分壓電阻、運(yùn)算放大器和光電耦合器構(gòu)成。
[0012]優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊包括有PWM控制器。
[0013]優(yōu)選地，所述恒定功率輸出模塊包括由DC-DC變換器、電感L1、二極管Dl和電容C3構(gòu)成的boost升壓電路。
[0014]優(yōu)選地，所述DC-DC變換器為IGBT開關(guān)管。
[0015]優(yōu)選地，所述充電開關(guān)控制模塊包括有電阻Rl和開關(guān)SI，電阻Rl和開關(guān)SI相互并聯(lián)后連接于整流濾波電路的輸出端。
[0016]本發(fā)明公開了一種輸出功率恒定的固體激光電源，其包括有依次連接的EMI濾波模塊、整流濾波電路、充電開關(guān)控制模塊、實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊、隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、恒定功率輸出模塊和儲(chǔ)能模塊。本發(fā)明通過輸出功率可靠的充電電壓，來(lái)保證激光輸出能量精確、穩(wěn)定，有效地抑制了高次諧波電流的污染，顯著提高了電力的利用率，解決了因工業(yè)電網(wǎng)電壓的不規(guī)則的浮動(dòng)變化，而導(dǎo)致充電電路充電能力欠缺或飽和的問題，保證了激光電源充電功率的恒定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為固體激光電源的電路框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路框圖。
[0020]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路框圖。
[0021 ]圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的電路原理圖。
[0022]圖6為本發(fā)明固體激光電源輸出電流、電壓波形示意圖。
[0023]圖7為現(xiàn)有的激光電源輸出電流、電壓波形示意圖。
[0024]圖8為現(xiàn)有的另一種激光電源輸出電流、電壓波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更加詳細(xì)的描述。[0026]本發(fā)明公開了一種輸出功率恒定的固體激光電源，如圖1所示，其包括有依次連接的EMI濾波模塊1、整流濾波電路2、充電開關(guān)控制模塊3、實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4、實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5、隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊6、恒定功率輸出模塊7和儲(chǔ)能模塊8，其中:EMI濾波模塊I用于抑制外部電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的差模干擾和共模干擾；整流濾波電路2用于對(duì)EMI濾波模塊I輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流和濾波，輸出平滑的脈動(dòng)直流電壓分別至充電開關(guān)控制模塊3和恒定功率輸出模塊7，充電開關(guān)控制模塊3接收整流濾波電路2產(chǎn)生的脈動(dòng)小的直流電壓，并通過對(duì)其充電節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以一定的時(shí)序的完成充電，通過控制交流接觸器的閉合，確保充電過程的順利完成；充電開關(guān)控制模塊3通過控制其導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)控制主回路的充電狀態(tài)；實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4用于對(duì)主回路的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行采集，輸出實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5 ;實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5優(yōu)選包括有PWM控制器，該實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5用于對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出PWM信號(hào)至隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊6 ;隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊6根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)恒定功率輸出模塊7，以令恒定功率輸出模塊7將整流濾波電路2輸出的脈動(dòng)直流電壓變換恒定的電壓信號(hào)，并且輸出至儲(chǔ)能模塊8，從而實(shí)現(xiàn)主回路的恒功率充電。作為一種優(yōu)選方式，實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5還連接有多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置80，多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置80為過流保護(hù)電路、欠壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路中的任意一種或者幾種的結(jié)合。本發(fā)明通過輸出功率可靠的充電電壓，來(lái)保證激光輸出能量精確、穩(wěn)定，有效地抑制了高次諧波電流的污染，顯著提高了電力的利用率，解決了因工業(yè)電網(wǎng)電壓的不規(guī)則的浮動(dòng)變化，而導(dǎo)致充電電路充電能力欠缺或飽和的問題，保證了激光電源充電功率的恒定。
[0027]關(guān)于該固體激光電源的具體電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出如下兩個(gè)實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]結(jié)合圖1和圖2所示，充電開關(guān)控制電路3包括有軟啟動(dòng)保護(hù)電路，軟啟動(dòng)電路用于調(diào)節(jié)電解電容的充電電流。本實(shí)施例中，充電開關(guān)控制模塊3在實(shí)際應(yīng)用中，其開關(guān)控制電路可以是運(yùn)算放大器，可控硅、光電耦合器，穩(wěn)壓二極管及邏輯門電路組成。其控制原理是:首先是實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5接收多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置80輸出的開始充電信號(hào)，光電耦合器收到開始充電信號(hào)點(diǎn)亮狀態(tài)LED指示燈，同時(shí)輸出一高電平給與非門，通過驅(qū)動(dòng)一交流光藕觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，控制交流接觸器閉合，讓交流電通過其大電流大電壓接觸開關(guān)給整流器件開始充電；由于電容兩端的電壓不能突變的特性，在開始充電的階段需要給大的電解電容緩慢充電，故采用軟啟動(dòng)電路對(duì)其保護(hù)；在充電電壓充到設(shè)定的參考電壓時(shí)，受控的另一交流接觸器閉合，通過軟啟動(dòng)電路增大充電電流，實(shí)現(xiàn)快速充電，讓電容電壓加速充至設(shè)定電壓值，受控的主回路一交流接觸器閉合，此時(shí)充電電流達(dá)到最大值，充電完成，本實(shí)施例中，上述具體的充電開關(guān)控制模塊中的運(yùn)算放大器可以是LM293、0PA2227、TL072等芯片，光電耦合器可以是ILD217T、TLP521、PC817等芯片。上述實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4是對(duì)整流濾波電路2產(chǎn)生的電流檢測(cè)信號(hào)處理，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能模塊8電壓采樣處理，把實(shí)時(shí)檢測(cè)的電流和電壓信號(hào)腳傳送給實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5運(yùn)算處理，輸出一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。
[0030]實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4包括電流檢測(cè)模塊109、輸出電壓采樣電路120、基準(zhǔn)電壓源電路130和比較電路140，電流檢測(cè)模塊109用于檢測(cè)充電開關(guān)控制電路3輸出電流的變化值，并且輸出電流檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5 ;輸出電壓米樣電路120對(duì)固體激光電源的輸出電壓進(jìn)行分壓取樣，將取樣電壓傳輸至比較電路140，基準(zhǔn)電壓源電路130輸出基準(zhǔn)電壓至比較電路140，比較電路140將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出電壓檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5。具體地，電流檢測(cè)模塊109優(yōu)選是霍爾電流傳感器，主要用于檢測(cè)一次整流濾波電路103與軟啟動(dòng)電路104構(gòu)成回路的電流變化值，并產(chǎn)生相應(yīng)的電流檢測(cè)信號(hào)。其輸出電壓采樣電路20由分壓電阻、運(yùn)算放大器、光電耦合器等構(gòu)成，通過對(duì)恒功率充電電路107的輸出電壓1:120倍的分壓取樣，得到一參考電壓，與送到比較電路140的基準(zhǔn)電壓源電路130的電壓比較，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓檢測(cè)信號(hào)，與電流檢測(cè)信號(hào)一起輸入到PWM控制器進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出相應(yīng)開關(guān)頻率的PWM信號(hào)，該隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊6包括IGBT驅(qū)動(dòng)模塊160，恒定功率輸出模塊7包括DC/DC變換器105、二次整流濾波電路106和恒功率充電電路107。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]結(jié)合圖1和圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，充電開關(guān)控制模塊3包含整流濾波電路203和軟啟動(dòng)保護(hù)電路204，，實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4主要由電流誤差放大器209，電壓誤差放大器220及乘法器240三部分電路組成，多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置80主要包括過熱、過流、欠壓、過壓保護(hù)電路等，具體由比較器、光電耦合器、溫度傳感器，電流傳感器，高壓穩(wěn)壓管等器件構(gòu)成，通過對(duì)上電的各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)，保障激光電源安全可靠的運(yùn)行。
[0033]實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5主要包括PWM控制器250，實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊5是對(duì)主回路實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊4產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，通過隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)IGBT開關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)主電路的恒功率充電，該隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊6包括功率器件驅(qū)動(dòng)模塊260 ;恒定功率輸出模塊7包括DC/DC變換器205和恒功率充電電路206，儲(chǔ)能模塊8主要包括由濾波儲(chǔ)能器件構(gòu)成的儲(chǔ)能電路。
[0034]在上述實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，使得本發(fā)明具有穩(wěn)定輸出功率的固體激光電源的特性，其設(shè)計(jì)原理及具體電路構(gòu)成采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)和恒定功率充電控制技術(shù)，具有高次諧波幅度小、功率因數(shù)高和輸出功率穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0035]早期的激光電源由于無(wú)PFC電路，電網(wǎng)電壓直接經(jīng)過全橋二極管整流之后由大電容濾波，它只有在電網(wǎng)輸入的交流電壓幅度高于大電容量電容器上的充電電壓時(shí)，才會(huì)讓二級(jí)管整流器導(dǎo)通輸出電流，使得整流器的導(dǎo)通角減少到1/3，而在大部分時(shí)間里整流器處于截止?fàn)顟B(tài)，這使電流波形變成非正弦的窄脈沖，產(chǎn)生了大量的諧波干擾分量。如圖8為早期無(wú)源PFC電路的電流電壓波形結(jié)構(gòu)示意圖，其功率因數(shù)PF值只有0.5?0.65。
[0036]目前正在市場(chǎng)大量使用的LC方式的激光電源，它是一種改進(jìn)型無(wú)源PFC電路，即所謂的“填谷式” PFC電路，如圖7為目前改進(jìn)性無(wú)源PFC電路的電流電壓波形結(jié)構(gòu)示意圖所示，雖然其諧波干擾有所減少，但依舊不能徹底解決干擾及輸出功率穩(wěn)定的問題；其功率因數(shù)PF值約0.8?0.9。
[0037]本發(fā)明的具體實(shí)施例中，采用上述的有源功率因數(shù)校正技術(shù)和恒定功率充電控制技術(shù)，可解決上述技術(shù)難題；其有源PFC電路的電流電壓波形結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，其功率因數(shù)PF值為0.8?0.99。具體實(shí)施例如下。以實(shí)施例2為例，本發(fā)明PWM控制器可以是UC3854、UCC2806DW、ML4821、TL494等芯片。的DC/DC變換器主要由電抗器、大功率開關(guān)器件IGBT、超快恢復(fù)模塊及大的電解電容構(gòu)成；在專用的IGBT驅(qū)動(dòng)器的作用下，通過PWM信號(hào)的實(shí)時(shí)控制IGBT開關(guān)，向儲(chǔ)能元件充放電，實(shí)現(xiàn)了恒功率充電。[0038]在本發(fā)明的濾波整流電路203得到的電壓波形作為PFC控制器的輸入電流的參考波形，輸入到乘法器，為了保證輸出電壓的恒定，將輸出電壓通過電壓反饋網(wǎng)絡(luò)也引入乘法器，經(jīng)過乘法器運(yùn)算后，作為電流波形的參考值，并與實(shí)際取樣的電流進(jìn)行比較后，通過PWM控制器產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制升壓變換器的輸出電流和電壓。由于采用了雙閉環(huán)控制，將升壓變換器的實(shí)際電流通過反饋網(wǎng)絡(luò)引入電流誤差放大器，保證了升壓變換器的電流能夠準(zhǔn)確跟蹤經(jīng)過乘法器運(yùn)算所規(guī)定的電流值。在PFC的整個(gè)控制環(huán)節(jié)下，則輸入電流波形就能夠完全跟蹤電壓波形的變化，實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正的功能；有效地抑制了電流諧波產(chǎn)生的電磁干擾，提高了電力使用的效率，保證了功率的穩(wěn)定輸出。
[0039]實(shí)施例3:
[0040]本實(shí)施例中，如圖4所示，該固體激光電源的主回路包括EMI濾波模塊1、交流接觸器KMl、整流濾波電路2、充電開關(guān)控制模塊3和DC-DC變換器105，該DC-DC變換器105優(yōu)選為IGBT開關(guān)管構(gòu)成的開關(guān)電路，該DC-DC變換器105與電感L1、二極管Dl和電容C3構(gòu)成具有隔離式boost升壓電路功能的恒定功率充電模塊，該固體激光電源還包括有電流檢測(cè)模塊14、電壓檢測(cè)模塊15、溫度監(jiān)測(cè)模塊16、PWM控制器17和功率驅(qū)動(dòng)模塊18。
[0041 ] 該充電開關(guān)控制模塊3包括有電阻Rl和開關(guān)SI，電阻Rl和開關(guān)SI相互并聯(lián)后連接于整流濾波電路2的輸出端，通過控制開關(guān)SI的通/斷對(duì)主回路進(jìn)行預(yù)充電，避免過大的電流沖擊。
[0042]該主回路上繞制有線圈，該線圈構(gòu)成霍爾電流傳感器并且其輸出端與電流檢測(cè)模塊14相連，并且該線圈將其檢測(cè)到的感應(yīng)電流傳輸至電流檢測(cè)模塊14，并且經(jīng)由該電流檢測(cè)模塊14處理后傳輸至PWM控制器17，電壓檢測(cè)模塊15采集該主回路輸出側(cè)的電壓，并且將該電壓信號(hào)傳輸至PWM控制器17，溫度監(jiān)測(cè)模塊16的輸入端連接有溫度傳感器，該溫度傳感器安裝于DC-DC變換器105上，用于采集該DC-DC變換器105的溫度，并且將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并且傳輸至PWM控制器17，PWM控制器17的輸出端與功率驅(qū)動(dòng)模塊18相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊8的輸出端與DC-DC變換器105的控制端相連，該P(yáng)WM控制器17根據(jù)上述模塊采集的主回路電流、輸出電壓和溫度數(shù)據(jù)調(diào)整其輸出的PWM信號(hào)的占空比，并且利用該P(yáng)WM信號(hào)調(diào)整DC-DC變換器105的通/斷時(shí)間，使得激光電源輸出穩(wěn)定的電壓。
[0043]本實(shí)施例中的固體激光電源，其采用了電流檢測(cè)模塊14、電壓檢測(cè)模塊15、溫度監(jiān)測(cè)模塊16對(duì)主回路的電流、電壓和溫度進(jìn)行檢測(cè)，再根據(jù)所檢測(cè)的信號(hào)對(duì)輸出電壓進(jìn)行修正，使得該激光電源僅有極小的溫度漂移，很高的輸出電壓穩(wěn)定度，很好的負(fù)載和線性調(diào)整率，很寬的工作溫度范圍及很寬的輸入電壓范圍，保證了激光電源的輸出功率恒定。
[0044]實(shí)施例4:
[0045]本實(shí)施例中，如圖5所示為電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、乘法器和PWM控制器的連接關(guān)系及電路原理圖，其中，Vref為基準(zhǔn)電壓源，控制回路給充電回路提供恒定的電壓，LEM為電流傳感器，電流傳感器用于檢測(cè)主回路的電流信號(hào)。該電路包括誤差放大電路、模擬乘法器340、振蕩電路346、比較及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，該誤差放大電路主要由電阻RIO、R20、R31、R11、電容器C22、C11及放大器U80等構(gòu)成，電壓檢測(cè)電路主要由高壓穩(wěn)壓管Z10、Z11、Z13、快速光電耦合器U30、R36等組成，比較及驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)選為比較器351、比較器352、與非門350和反相器360。
[0046]在軟起動(dòng)緩慢充電至充電完成過程中，主回路的輸出電流檢測(cè)信號(hào)LEM與Vref信號(hào)比較，產(chǎn)生相應(yīng)的幅度的電壓值，同時(shí)，輸出回路的電壓信號(hào)通過快速光電耦合器U30及R40送到乘法器的Y端，與通過R30送到乘法器X端的LEM信號(hào)同時(shí)作用，通過振蕩器分別與比較器比較處理，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)占空比，產(chǎn)生相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)輸出給功率驅(qū)動(dòng)?！缞A，驅(qū)動(dòng)IGBT以連續(xù)的頻率開關(guān)，達(dá)到Boost電路恒定功率充電。
[0047]以上只是本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，包括有依次連接的EMI濾波模塊、整流濾波電路、充電開關(guān)控制模塊、實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊、隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、恒定功率輸出模塊和儲(chǔ)能模塊，其中: 所述EMI濾波模塊用于抑制外部電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的差模干擾和共模干擾； 所述整流濾波電路用于對(duì)EMI濾波模塊輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流和濾波，輸出平滑的脈動(dòng)直流電壓分別至充電開關(guān)控制模塊和恒定功率輸出模塊； 所述充電開關(guān)控制模塊通過控制其導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)控制主回路的充電狀態(tài)； 所述實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊用于對(duì)主回路的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行采集，輸出實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊； 所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊用于對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出PWM信號(hào)至隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊； 所述隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)恒定功率輸出模塊，以令恒定功率輸出模塊將整流濾波電路輸出的脈動(dòng)直流電壓變換恒定的電壓信號(hào)，并且輸出至儲(chǔ)能模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊還連接有多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置，所述多級(jí)聯(lián)動(dòng)保護(hù)裝置為過流保護(hù)電路、欠壓保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路中的任意一種或者幾種的結(jié)合。
3.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述充電開關(guān)控制電路包括有軟啟動(dòng)保護(hù)電路，所述軟啟動(dòng)電路用于調(diào)節(jié)電解電容的充電電流。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊包括電流檢測(cè)模塊、輸出電壓采樣電路、基準(zhǔn)電壓源電路和比較電路，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)充電開關(guān)控制電路輸出電流的變化值，并且輸出電流檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊；所述輸出電壓米樣電路對(duì)固體激光電源的輸出電壓進(jìn)行分壓取樣，將取樣電壓傳輸至比較電路，所述基準(zhǔn)電壓源電路輸出基準(zhǔn)電壓至比較電路，所述比較電路將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出電壓檢測(cè)信號(hào)至實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述電流檢測(cè)模塊是霍爾電流傳感器。
6.如權(quán)利要求4所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述輸出電壓采樣電路由分壓電阻、運(yùn)算放大器和光電耦合器構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控處理模塊包括有PWM控制器。
8.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述恒定功率輸出模塊包括由DC-DC變換器、電感L1、二極管Dl和電容C3構(gòu)成的boost升壓電路。
9.如權(quán)利要求8所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述DC-DC變換器為IGBT開關(guān)管。
10.如權(quán)利要求1所述的輸出功率恒定的固體激光電源，其特征在于，所述充電開關(guān)控制模塊包括有電阻Rl和開關(guān)SI，電阻Rl和開關(guān)SI相互并聯(lián)后連接于整流濾波電路的輸出端。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK103746436SQ201310733479
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】朱平安, 何林 申請(qǐng)人:深圳市光大激光科技股份有限公司