一种激光器驱动电路的制作方法_2

文档序号:9473300阅读:来源:国知局
续切割慢。
[0062]本申请实施例的核心构思之一在于,通过提供一种激光器驱动电路,当激光器要进行连续切割时,将信号源输出的恒流信号,转换为激光器栗浦需要的稳定的驱动电流信号;当激光器要进行脉冲激光器,将信号源输出的脉冲信号,转换为激光器栗浦需要的具有电流过冲的驱动电流信号。
[0063]参照图1,示出了本申请的一种激光器驱动电路实施例的结构框图,具体可以包括:信号处理模块101、信号比较模块102、信号转化模块103、电源滤波模块104、电流驱动模块105、电流取样模块106、反馈模块107 ;
[0064]所述信号处理模块101,用于与信号源连接,接收信号源提供的输入电压信号,对所述输入电压信号进行放大稳定处理生成放大输入信号;输入电压信号可以由信号发生器产生,当激光器需要连续切割时,信号发生器发出恒定的电流信号作为输入电压信号;当激光器需要脉冲切割时,信号发生器发出脉冲的电流信号作为输入电压信号。由于信号发生器发出的输入电压信号太小,驱动能力太低,因而需要经过放大处理,提高驱动能力;
[0065]所述信号比较模块102,与所述信号处理模块连接,用于接收所述放大输入信号、预设基准信号和反馈信号,并采用所述放大输入信号、预设基准信号和反馈信号生成控制电压信号;信号比较模块102具体可以是比较器,将放大输入信号与预设基准信号和反馈信号进行比较,从而保证输出的控制电压信号的稳定;
[0066]所述信号转化模块103,与所述信号比较模块连接,用于对所述控制电压信号进行放大处理,生成放大控制信号;
[0067]所述电源滤波模块104,用于与电源连接,接收电源电压,并且与负载连接,向负载输出驱动电流信号;在本申请中负载是激光器的栗浦,本申请的激光器驱动电路为激光器栗浦提供栗浦电流;
[0068]所述电流驱动模块105,与所述信号转化模块和所述电源滤波模块连接,用于将所述放大控制信号转化为所述驱动电流信号;电流驱动模块105的输入端与信号转化模块103连接,输出端与电源滤波模块104连接;电流驱动模块105具体可以包括mos管,通过mos管将放大控制信号转化为负载所需的驱动电流信号;
[0069]所述电流取样模块106,与所述电流驱动模块连接,用于对流过所述电流驱动模块和负载之后的电流进行取样,得到取样电压;
[0070]所述反馈模块107,与所述电流取样模块和所述信号比较模块连接,用于对所述取样电压进行滤波放大处理生成反馈信号,并将所述反馈信号输出至所述信号比较模块102,形成闭环控制;
[0071]所述信号比较模块102包括:第一 RC并联电路,用于将所述控制电压信号转换为反馈信号;除了由反馈模块生成反馈信号外,信号比较模块也将自身输出的控制电压信号作为反馈信号;
[0072]所述电流驱动模块105包括:第二 RC并联电路和第三RC并联电路,用于滤波选频;当输入电压信号为脉冲信号时,流经所述第一 RC并联电路、第二 RC并联电路和第三RC并联电路之后的信号,产生过流脉冲。由于RC并联电路可以调整脉冲信号的相位,因而第一RC并联电路、第二 RC并联电路和第三RC并联电路的组合电路可以使脉冲信号产生过流脉冲,并且减少脉冲信号的最大电流上升时间;另一方面,RC并联电路可以用于滤波选频,提高抗干扰能力,减少恒定电流的纹波大小。
[0073]作为本申请实施例的一种优选示例,所述信号处理模块101具体可以包括:第一运算放大器、第一电容、第二电容;所述第一运算放大器的管脚包括:第一正相输入端、第一反相输入端、第一输出端、第一 +VCC端口、第一 -VCC端口 ;所述第一运算放大器为0PA4192运算放大器;
[0074]所述第一正相输入端接收所述输入电压信号;
[0075]所述第一电容的输入端与所述第一 -VCC端口以及-VCC电源连接;
[0076]所述第二电容的输入端与所述第一 +VCC端口以及+VCC电源连接,输出端接地;
[0077]所述第一反相输入端与所述第一输出端连接;
[0078]所述第一运算放大器、第一电容、第二电容,形成射极跟随器,对输入电压信号进行放大稳定处理,生成放大输入信号。
[0079]在本申请中输入电压信号可以在0-3V之间,频率可以达到5KHZ。0PA4192是低偏移电压、低输入偏置电流、1MHz带宽、轨到轨输入/输出精密运算放大器;其中,+VCC电源为+12V直流电源,-VCC电源为-12V直流电源。0PA4192芯片采用+/-12V供电;第一电容对-12VCC电源做滤波处理,第二电容对+12V的VCC电源做滤波处理;经过电容的滤波处理,可以提高抗干扰能力,减少恒定电流的纹波大小。
[0080]作为本申请实施例的一种优选示例,所述信号比较模块102具体可以包括:第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第三电容;所述第二运算放大器作为比较器对所述放大输入信号、预设基准信号和反馈信号进行比较处理,生成控制电压信号;所述第二运算放大器是0PA4192运算放大器;
[0081]所述第二运算放大器的管脚包括:第二正相输入端、第二反相输入端、第二输出端、第二 +VCC端口、第二 -VCC端口 ;
[0082]所述第二 +VCC端口与+12V的VCC电源连接、第二 -VCC端口与-12V的VCC电源连接;
[0083]所述第一电阻的输入端与+VCC电源连接,输出端与所述第二反相输入端连接,所述预设基准信号为所述+VCC电源通过所述第一电阻输入所述第二反相输入端的信号;
[0084]所述第二电阻的输入端与所述信号处理模块的第一输出端连接,输出端与所述第二正相输入端连接,所述第二正相输入端通过所述第二电阻接收所述输入信号处理模块输出的放大输入信号;
[0085]所述第三电阻与第三电容并联组成所述第一 RC并联电路,所述第一 RC并联电路的两端分别与所述第二输出端和第二反相输入端连接形成反馈电路,将所述第二输出端输出的控制电压信号反馈至反相输入端作为反馈信号。
[0086]第二运算放大器作为比较器,将输入第二正相输入端的放大输入信号与输入第二反相输入端的基准信号和反馈信号进行比较,生成的控制电压信号,当放大输入信号变化较大时,比较器可以保证输出的控制电压信号的稳定,不会出现大幅度的改变。
[0087]作为本申请实施例的一种优选示例,所述信号转化模块103具体可以包括:第四电阻、第一二极管、第二二极管;所述第一二极管和第二二极管为共射级二极管;
[0088]所述第一二极管的基极与所述第二二极管的基极连接;
[0089]所述第一二极管的射极与所述第二二极管的射极连接,所述第一二极管的集电极与+VCC电源连接,所述第二二极管的集电极与-VCC电源连接;
[0090]所述第四电阻的两端分别与所述信号比较模块的第二输出端以及所述第一二极管的基极和所述第二二极管的基极连接。
[0091]将两个共射级二极管的组合为组合管,组合管输出的放大控制信号随信号比较模块102输出的控制电压信号而变化,并且放大控制信号的电压变化幅度比控制电压信号的电压变化幅度大,组合管输出的电流也大于信号比较模块102输出的电流大;+VCC电源为+12V,-VCC电源为-12V,当然也可以采用其他电压值的电源为第一二极管和第二二极管供电,供电的电压越大,产生的电流,二极管导通越快,可以提高信号转化模块的响应速度。
[0092]作为本申请实施例的一种优选示例,所述电流驱动模块104具体可以包括:第四电容、第五电容、第五电阻、第六电阻、MOS管;
[0093]所述第四电容与第五电阻并联组成所述第二 RC并联电路,所述第二 RC并联电路的两端分别与所述信号转换模块以及所述MOS管的栅极连接;
[0094]所述第五电容与第六电阻并联组成所述第三RC并联电路,所述第三RC并联电路的一端与所述MOS管的漏极连接,另一端与所述电流取样模块以及所述反馈模块107连接;
[0095]所述MOS管的源极与电流取样模块106连接;
[0096]所述MOS管的漏极与电源滤波模块104连接。
[0097]所述第二 RC并联电路和第三RC并联电路作为滤波选频电路可以对脉冲信号产生电流过冲,也可以减少恒定电流的纹波大小;在本申请中,MOS管的耐压值可以为100VDC,可承受最大直流电流为可以42A,可承受最大脉冲电流可以为100A,负载电压范围可以为3-70Vo
[0098]作为本申请实施例的一种优选示例,所述电源滤波模块105具体可以包括:电感、第六电容、第七电容、正输出端口、负输出端口、反向二极管;
[0099]所述第六电容与第七电容并联,所述第六电容与第七电容的并联电路的输入端与所述电感的输出端连接,输出端接地;第六电容与第七电容配合电感对电源做滤波处理,提高电路的抗干扰能力,减少恒定电流的纹波大小;
[0100]所述电感的输入端与电源连接,接收电源电压,输出端与所述第六电容和所述第七电容的并联电路的输入端以及所述正输出端口连接;
[0101]所述正输出端口与负载的正极连接;
[0102]所述负输出端口与负载的负极连接;
[0103]所述反向二极管的正极与所述正输出端口连接,负极与所述负输出端口连接,所述反向二极管用于防止由于负载正负极接反,造成负载的损坏,其中,负载是激光器栗浦。
[0104]作为本申请实施例的一种优选示例,所述电流取样模块106具体可以为取样电阻;所述取样电阻两端分别与所述MOS管的源极以及接地端连接。取样电阻可以是高精度I %,高稳定性,大功率50W封装的0.1欧姆取样电阻。电源输出的电流经过负载和电流驱动模块105后,到达取样电阻,再到接地,电流形成闭环
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