专利名称：一种具有恒定功率充电的激光电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种激光电源装置，尤其涉及到一种能够实现恒定功率充电的 激光电源装置。
背景技术：
激光，即Laser。激光以它独特的单色性、相干性和方向性加上由此而来的 超高亮度、超短脉冲，给科学和技术将带来了深刻的影响，伴随光电产业的兴 起，激光科学与技术将在不断成熟和发展中逐渐成为光电产业的灵魂技术。目 前，激光已广泛应用于通信、信息检测、医疗和精密加工与军事等许多领域。 而激光电源是激光装置的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到整个激光器 装置的技术指标。
传统的激光充电电源通常采用以下两种方式 一种是电网电压经过桥式整流 直接向储能元件充电，这种方式的优缺点是电路简单、成本低，但充电电压随 着电网电压的变化而变化，从而影响激光器输出能量的稳定度，而且充电电压 不能任意设定；另一种方式是电容器整流采用变压器升降压开关电源技术，这 种方法的优点是储能电容器电压可以任意设定，但是功率因数太低，由于一般 采用固定电流或充电电流与电网电压成正比的充电电路，电源输出功率随电网 电压变化而变化，且成本较高。
传统式的功率因数改善式电源一般都采用定电流充电的方式，但是通常工业 用电网的电压变动范围又非常大，由于电网电压的变化会引起充电电路的充电 能力不足或过剩，影响激光输出功率的稳定性。同时，在负反馈放电系统出现 问题时，控制系统很难判断负反馈控制是否工作正常。因此，激光电源的充电 功率始终保持一定就显得非常重要。
发明内容
鉴于以上问题，有必要提供一种功率恒定的激光充电电源装置，解决电网电 压的变化而引起充电电路充电能力不足或过剩，影响激光输出功率的稳定性。
本发明所釆用的技术方案是 一种具有恒定功率充电的激光电源装置，包括一 整流电路， 一滤波电路， 一功率充电模块；所述整流电路对外部电网电压进行 整流，得到一单方向大脉动直流电压；所述滤波电路对所述整流电路产生的单 方向大脉动直流电压进行滤波，得到一较平滑的脉动小的直流电压；所述功率 充电模块与所述整流电路以及所述滤波电路连接，并利用所述滤波电路产生的 平滑的脉动小的直流电压对外部储能元件进行克电；所述激光电源装置还包括 一检测模块、 一开关控制模块以及一功率控制模块；所述检测模块对所述功率 充电模块进行检测，并产生一检测信号；所述开关控制模块接收所述检测模块 产生的检测信号，并产生一开关控制信号；所述功率控制模块接收所述开关控 制才莫块所产生的开关控制信号并产生一功率控制信号，同时以所述功率控制信 号对所述储能元件的充电功率进行调试控制，使储能元件的充电功率保持稳定。
作为实现本发明的一种实施方式所述的调试模块包括一电流检测电路、一 电压转换电路、 一脉宽调制电路以及一执行电路；所述电流检测电路用于检测 功率充电模块的电流变化值，并产生一电流检测信号；所述电压转换电路与所 述滤波电路连接，并根据所述滤波电路产生的平滑的脉动小的直流电压，产生 一个与所述外部电网电压成反比的电压信号，所述的电压转换电路包括一模拟 乘法器所组成的电路以及一运算放大器所组成的电路。所述脉宽调制电路与所 述电流检测电路和所述电压转换电路连接，并根据所述电流检测电路产生的电 流检测信号以及所述电压转换电路产生的电压信号，产生一脉宽调制信号；所 述执行电路与所述脉宽调制电路连接，并根据所述脉宽调制电路产生的脉宽调 制信号对功率充电模块进行调制。
作为实现本发明的另一种实施方式所述的调试模块包括一电流检测电路、 一乘法电路、 一功率比较电路、 一脉宽调制电路以及一执行电路；所述电流检 测电路用于检测功率充电模块的电流变化值，并产生一电流检测信号；所述乘法电路与所述滤波电路和所述电流检测电路相连接，并根据所述滤波电路产生 的平滑的脉动小的直流电压以及所述电流检测电路产生电流检测信号，把所述 的直流电压和所述的电流检测信号进行相乘产生一功率信号；功率比较电路根 据所述乘法电路产生的功率信号与预先设置的功率进行比较，得到一功率比较
信号；脉宽调制电路根据功率比较电路所产生的功率比较信号，产生一脉宽调 制信号；所述执行电路与所述脉宽调制电路连接,并根据所述脉宽调制电路产
生的脉宽调制信号对功率充电才莫块进行调制。
本发明能够实现激光充电电压装置的充电功率恒定，解决因电网电压的变化 而引起功率充电模块充电能力不足或过剩的问题，整个电路结构简单易于实现。
图1为本发明具有恒定功率充电的激光电源装置的系统结构框图2为本发明具有恒定功率充电的激光电源装置的一种实施方式的结构框图3本发明具有恒定功率充电的激光电源装置的另一种实施方式的结构框图。
具体实施例方式
如图1本发明具有恒定功率充电的激光电源装置的系统结构框图所示。本发 明的激光电源装置由功率充电模块10、检测模块20、开关控制模块30、功率控 制模块组成。功率充电模块10与整流电路50以及滤波电路60相连接，整流电 路50主要用于对外部电网电压进行整流，得到一个单方向大脉动直流电压，滤 波电路60用于对整流电路50产生的单方向大脉动直流电压进行滤波，得到一 个较平滑的脉动小的直流电压，功率充电模块10利用滤波电路60产生的平滑 的脉动小的直流电压对外部储能元件进行充电。外部储能元件包括一些电容、 电感等等储能元件。
检测模块20用于对功率充电模块10进行检测，并产生一检测信号。检测模 块20可以是一电压检测电路模块或者电流检测电路模块，电压检测电路模块或者电流检测电路模块可以根据功率充电模块10线路上的电压信号或者电流信号 进行一检测并产生电压或者电流检测信号。
开关控制模块30接收检测模块产生20的检测信号，并产生一个开关控制信 号。开关控制模块30在具体实施方式
中可以是继电器或者光电耦合器所组成的 电路。光电耦合器是用LED或激光二极管作触发器件，以可控硅或晶体管作为 开关器件，具有使用寿命长、速度快、噪音低、触发电压低、价格低等优点， 但也有通过的电流小、电压低等缺点。继电器是用电磁感应原理，将磁场力通 过微型机械传动机构转换成机械力，从而带动触点的吸合与断开。由于其是通 过金属触点来传送控制电压或电流，因此可以通过大电流与高电压，但也具有 金属触点易烧蚀、使用寿命短、体积大、有电磁噪音等缺点。
功率控制模块40接收开关控制模块30所产生的控制信号，并产生一功率控 制信号，同时以功率控制信号对储能元件的充电功率进行调试控制，使储能元 件的充电功率保持稳定。
具体功率控制功能模块可以参考如图2为本发明具有恒定功率充电的激光电 源装置的一种实施方式的结构框图400。功率控制模块包括一整流电路50、 一 滤波电路60、 一电压转换电路401、 一电流检测电路402、 一脉宽调制电路403、 一执行电路404。
整流电路50主要用于对外部电网电压进行整流，得到一个单方向大脉动直 流电压，滤波电路60用于对整流电路50产生的单方向大脉动直流电压进行滤 波，得到一个较平滑的脉动小的直流电压。电压转换电路401与滤波电路60相 连接，主要用于根据滤波电路60产生的平滑的脉动小的直流电压，产生一个与 外部电网电压成反比的电压信号。电压转换电路401包括一模拟乘法器4010所 组成的电路以及一运算放大器4011所组成的电路。在本发明的具体实施例中模 拟乘法器4010可以是RC4200、 NJM4200、 SIC4200、 AD843、 MLT074等芯片， 所使用的运算放大器可以是TL074、 LM324、 UPC4074等芯片。
电流检测电路402主要用于检测功率充电模块10的电流变化值，并产生一 电流检测信号。在本发明的具体实施例中电流检测电路402.可以使用霍尔电流传感器等等之类的一些检测电路。
脉宽调制电路403与电压转换电路401和电流检测电路402相连接，主要用
于根据电流检测电路402产生的电流检测信号以及电压转换电路401产生的电
压信号，产生一脉宽调制信号。在本发明的实施例中脉宽调制电路所使用的调
制芯片可以是TL494UPC494、 UC3842、 UC3844等芯片。
执行电路404与脉宽调制电路相403连接，主要用于根据脉宽调制电路403 产生的脉宽调制信号对功率充电模块IO进行调制。执行电路404包括一控制开 关管，并利用脉宽调制电路403产生的脉宽调制信号对控制开关管进行调试， 达到功率稳定的目的。
具体功率控制模块功能模块还可以参考如图3本发明具有恒定功率充电的激 光电源装置的另一种实施方式的结构框图410。功率控制^f莫块在本具体实施方式
中包括一整流电路50、 一滤波电路60、 一电流检测电路411、 一乘法电路412、 一功率比较电路413、 一脉宽调制电路414、 一执行电路415。
整流电路50主要用于对外部电网电压进行整流，得到一个单方向大脉动直 流电压，滤波电路60用于对整流电路50产生的单方向大脉动直流电压进行滤 波，得到一个较平滑的脉动小的直流电压。
电流检测电路411主要用于检测功率充电模块10的电流变化值，并产生一 电流检测信号。在本发明的具体实施例中电流检测电路402可以使用霍尔电流 传感器等等之类的一些检测电路。
乘法电路412与滤波电路60以及电流检测电路411相连接。乘法电路412 主要用于根据滤波电路60所产生的平滑的脉动小的直流电压以及电流检测电路 412所产生的电流检测信号，同时并把直流电压和电流检测信号进行相乘产生一 功率信号。
功率比较电路413与乘法电路412相连接。功率比较电路413主要用于根据 所述乘法电路产生的功率信号与预先设置的功率进行比较，得到 一功率比较信脉宽调制电路414与功率比较电路413相连接。主要用于根据功率比较电路 413产生的功率比较信号，产生一脉宽调制信号。在本发明的具体实施例中脉宽 调制电路所使用的调制芯片可以是TL494UPC494、 UC3842、 UC3844等芯片。
执行电路415与脉宽调制电路414相连接。主要用于根据脉宽调制电路414 产生的脉宽调制信号对功率充电模块IO进行调制。执行电路415包括一控制开 关管，并利用脉宽调制电路414产生的脉宽调制信号对控制开关管进行调试， 达到功率稳定的目的。
权利要求
1、一种具有恒定功率充电的激光电源装置，包括一整流电路，一滤波电路，一功率充电模块；所述整流电路对外部电网电压进行整流，得到一单方向大脉动直流电压；所述滤波电路对所述整流电路产生的单方向大脉动直流电压进行滤波，得到一较平滑的脉动小的直流电压；所述功率充电模块与所述整流电路以及所述滤波电路连接，并利用所述滤波电路产生的平滑的脉动小的直流电压对外部储能元件进行充电；其特征在于所述电源装置还包括一检测模块、一开关控制模块以及一功率控制模块；所述检测模块对所述功率充电模块进行检测，并产生一检测信号；所述开关控制模块接收所述检测模块产生的检测信号，并产生一开关控制信号；所述功率控制模块接收所述开关控制模块所产生的开关控制信号并产生一功率控制信号，同时以所述功率控制信号对所述储能元件的充电功率进行调试控制，使储能元件的充电功率保持稳定。
2、 如权利要求1所述的激光电源装置，其特征在于所述的功率控制模块包括 一电流检测电路、 一电压转换电路、 一脉宽调制电路以及一执行电路； 所述电流检测电路用于检测功率充电模块的电流变化值，并产生一电流检测信 号；所述电压转换电路与所述滤波电路连接，并根据所述滤波电路产生的平滑的脉 动小的直流电压，产生一个与所述外部电网电压成反比的电压信号； 所述脉宽调制电路与所述电流检测电路和所述电压转换电路连接，并根据所述 电流检测电路产生的电流检测信号以及所述电压转换电路产生的电压信号，产 生一脉宽调制信号；所述执行电路与所述脉宽调制电路连接，并根据所述脉宽调制电路产生的脉宽 调制信号对功率充电模块进行调制。
3、 如权利要求1所述的激光电源装置，其特征在于所述的功率控制模块包括 一电流检测电路、 一乘法电路、 一功率比较电路、 一脉宽调制电路以及一执行 电路；所述电流检测电路用于检测功率充电模块的电流变化值，并产生一电流检测信号；所述乘法电路与所述滤波电路和所述电流检测电路相连接，并根据所述滤波 电路产生的平滑的脉动小的直流电压以及所述电流检测电路产生的电流检测信 号，同时把所述的直流电压和所述的电流检测信号进行相乘，用以产生一功率 信号；功率比较电路根据所述乘法电路产生的功率信号与预先设置的功率进行比 较，得到一功率比车i信号；脉宽调制电路根据功率比较电路所产生的功率比较信号，产生一脉宽调制信所述执行电路与所述脉宽调制电路连接，并根据所述脉宽调制电路产生的脉 宽调制信号对功率充电^^莫块进行调制。
4、 如权利要求1所述的激光电源装置，其特征在于所述的储能元件包括电容、 电感。
5、 如权利要求l所述的激光电源装置，其特征在于所述检测模块所产生的检 测信号包括电压检测信号、电流检测信号。
6、 如权利要求1所述的激光电源装置，其特征在于所述的开关控制模块包括 继电器、光耦电路。
7、 如权利要求2所述的激光电源装置，其特征在于所述的电压转换电路包括 一模拟乘法器所组成的电路以及一运算放大器所组成的电路。
8、 如权利要求2或3所述的激光电源装置，其特征在于所述的电流检测电路 包括一霍尔电流传感器。
9、 如权利要求2或3所述的激光电源装置，其特征在于所述的执行电路包括 一控制开关管。
全文摘要
本发明涉及到一种能够实现恒定功率充电的激光电源装置。该激光电源装置包括整流电路，滤波电路，功率充电模块、检测模块、开关控制模块以及功率控制模块。整流电路对外部电网电压进行整流，得到一脉动直流电压。滤波电路对整流电路产生的脉动直流电压进行滤波，得到较平滑的脉动小的直流电压。功率充电模块利用滤波电路产生的直流电压对储能元件进行充电。检测模块对功率充电模块进行检测，产生检测信号。开关控制模块接收检测模块产生的检测信号，产生一开关控制信号。功率控制模块接收开关控制模块所产生的开关控制信号并产生一功率控制信号，同时以该功率控制信号对储能元件的充电功率进行调试控制，使储能元件的充电功率保持稳定。
文档编号H02J15/00GK101626167SQ20081006835
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者牛增强 申请人:深圳市联赢激光设备有限公司