专利名称：大功率高精度稳流型脉冲激光电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲激光电源，尤其是涉及一种大功率高精度稳流型脉冲激光电 源。
背景技术：
激光加工技术作为一种革命性的加工工艺，已广泛地应用于工业生产、交通运输、 通讯、医疗卫生、军事及文化教育等领域。灯泵浦结构的激光发生装置，其激光输出功率基 本上决定于激光电源的输出电流大小。由于瞬时功率较大控制困难，传统的脉冲激光电源 采用稳压调节式充电电容。此类电源不直接控制输出电流而是通过调节储能电容的电压大 小间接控制放电时的电流。激光发生器为非线性负载，此种类型的电源不能反映负载变化 引起的输出电流变化，精度较差。随着放电时间的增加，储能电容电压下降，储能电容重新 充电至设定电压需要一定时间，此时间一般远大于单次脉冲放电时间，在单次脉冲放电过 程中，负载电流越大此种变化越明显，制约了输出功率的大小和输出功率稳定性。因此传统 的稳压调节式脉冲激光电源输出功率较小，精度和稳定性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源。最大放电电流 530V/300A，最大频率50Hz，最大放电脉宽10ms。本发明采用的技术方案是本发明包括整流电路、滤波电路、储能电路、脉宽调制电路、大功率开关电路、辅助 电流稳定电路和电流传感器。整流电路的一端接电源，另一端经整流电路、滤波电路和储能 电路接大功率开关电路；脉宽调制电路的一端接控制接口，另一端经大功率开关电路与辅 助电流稳定电路连接；电流传感器与脉宽调制电路连接。所述的整流电路、滤波电路、储能电路三相整流模块VU0105-12N07构成率整流 电路，整流所得脉动直流电压经LC滤波网络构成的滤波电路供给储能电路。所述的脉宽调制电路包括脉宽调试芯片TL494，TL494的2IN-引脚接外部电流设 定接口 ；TL494的2IN+引脚接电流传感器的输出电压；TL494的误差放大器的输出决定输 出占空比，控制功率开关电路模块。所述的大功率开关电路包括大功率IGBT驱动芯片KA102和IGBT模块 FRZ60012KS4,KA102的引脚1和引脚2接受脉宽调试电路4给出的开关信号；KA102的15脚 接 FRZ60012KS4 的源极，KA102 的 17、18、19、20 脚并联接 FRZ60012KS4 的栅极；FRZ60012KS4 的漏极接负载，控制负载电流。所述的辅助电流稳定电路电感L2和负载串联；电阻R3、R4、电容C19、C20组成的 容性储能网络和负载并联。电流传感器的型号为CHB-500SG，CHB-500SG实时取样负载电流并反馈给脉宽调 制电路。
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本发明与背景技术相比，具有的有益效果是1)三相交流电经过整流滤波后直接给储能电容充电，充电速度快，储能电容电压 基本保持恒定，避免由于放电导致的储能电容电压下降，激光输出功率较大，稳定度较高。2)直接控制输出电流，克服负载变化引起的输出电流变化，控制方便，精度高。3)采用辅助电流稳定电路，消除了开关电路引起的输出瞬时功率变化，大大提高 了电流控制精度。4)电路结构简洁，和背景技术相比，采用更少的功率开关原件获得更高的输出功 率、输出精度和输出稳定度，电路价值高。
图1是本发明的结构原理框图。图2是本发明的大功率整流、滤波、储能电路图。图3是本发明的脉宽调制电路图。图4是本发明的大功率开关电路图。图5是本发明的辅助电流稳定电路图和电流传感器示意图。图中1、整流电路，2、滤波电路，3、储能电路，4、脉宽调制电路，5、大功率开关电 路，6、辅助电流稳定电路，7、电流传感器。
具体实施例方式如图1所示，是本发明的结构原理框图；它包括整流电路1、滤波电路2、储能电路 3、脉宽调制电路4、大功率开关电路5、辅助电流稳定电路6和电流传感器7 ；整流电路1的 一端接电源，另一端经整流电路1、滤波电路2和储能电路3接大功率开关电路5 ；脉宽调制 电路4的一端接控制接口，另一端经大功率开关电路5与辅助电流稳定电路6连接；电流传 感器7与脉宽调制电路4连接。整流电路对电网电压整流获得脉动直流电压；滤波电路对 脉动直流电压滤波后给储能电路充电以获得较稳定直流电压；电源接受外部给出的脉冲电 压信号，脉宽调制电路实时比较脉冲电压型号和实际电流大小确定大功率开关电路的开通 和关闭，从而精确控制从储能电路到负载放电的电流；辅助电流稳定电路对负载电流限制 和稳定，提高电流精度。如图2所示，所述的整流电路、滤波电路、储能电路三相整流模块VU0105-12N07 构成率整流电路，整流所得脉动直流电压经LC滤波网络构成的滤波电路供给储能电路。三 相整流桥VU0105-12N07，三相整流桥对三相220V交流电整流得到约530V脉动直流电压。 一个电感和一个电容组成的LC滤波电路，对整流桥输出530脉动直流电压进行滤波减小波 动。10个大容量铝电解电容以及均压电阻组合而成的能承受900Vdc的储能电路。经过滤 波后的530V脉动电压供给储能电容后，获得较稳定的530V直流电压如图3所示，所述的脉宽调制电路包括脉宽调试芯片TL494，TL494的2IN-引脚 接外部电流设定接口 ；TL494的2IN+引脚接电流传感器的输出电压；TL494的误差放大器 的输出决定输出占空比，控制功率开关电路模块。如图4所示，所述的大功率开关电路包括大功率IGBT驱动芯片KA102和IGBT 模块FRZ60012KS4，KA102的引脚1和引脚2接受脉宽调试电路4给出的开关信号；KA102的15脚接FRZ60012KS4的源极，KA102的17、18、19、20脚并联接FRZ60012KS4的栅极； FRZ60012KS4的漏极接负载。KA102接受脉宽调制电路给出的开启和关闭信号，控制IGBT 的开启和关闭。如图5所示，所述的辅助电流稳定电路电感L2和负载串联限制负载电流突变； 电阻R3、R4、电容C19、C20组成的容性储能网络和负载并联，进一步减小了负载电流变化， 增加了负载电流精度和稳定度。电流传感器的型号为CHB-500SG，CHB-500SG实时取样负载 电流并反馈给脉宽调制电路。下面对本发明的具体工作过程作说明1、储能电容充电。三相交流电经过整流桥和滤波器后直接给储能电容充电，充电 速度快，避免储能电容由于电压下降引起的的输出变化，滤波器改善功率因素和噪声水平。2、脉宽调制。大功率开关电路、辅助电流稳定电路和脉宽调制电路构成开关型反 馈放大系统。TL494的误差放大器放大脉冲电流指令电压和反馈电流信号电压的差值；此 差值和TL494内部的斜坡信号比较，给出不同时间宽度的开关电路导通信号，控制功率开 关电路的导通时间；大功率开关电路的平均导通时间决定了负载的平均电流；C16和R8对 反馈环路进行补偿，提高反馈系统的闭环稳定性。3、电源性能。此电源为脉冲放电式放电电源，脉冲电流指令电压的幅值、频率和脉 冲宽度决定了放电电流的大小、频率和脉冲宽度。电源的脉冲放电能力决定于开关管容量、 开关损耗、储能电容容量等因素。本发明的输出参数为最大放电电流530V/300A，最大频率 50Hz，最大放电脉宽10ms。
权利要求
一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于包括整流电路(1)、滤波电路(2)、储能电路(3)、脉宽调制电路(4)、大功率开关电路(5)、辅助电流稳定电路(6)和电流传感器(7)；整流电路(1)的一端接电源，另一端经整流电路(1)、滤波电路(2)和储能电路(3)接大功率开关电路(5)；脉宽调制电路(4)的一端接控制接口，另一端经大功率开关电路(5)与辅助电流稳定电路(6)连接；电流传感器(7)与脉宽调制电路(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于所述 的整流电路(1)、滤波电路(2)、储能电路(3)，三相整流模块VU0105-12N07构成率整流电路 (1)，整流所得脉动直流电压经LC滤波网络构成的滤波电路(2)供给储能电路(3)。
3.根据权利要求1所述的一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于所述 的脉宽调制电路(4)，包括脉宽调试芯片TL494，TL494的2IN-引脚接外部电流设定接口 ； TL494的2IN+引脚接电流传感器(7)的输出电压；TL494的误差放大器的输出决定输出占 空比，控制功率开关电路模块。
4.根据权利要求1所述的一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于所述 的大功率开关电路(5)，包括大功率IGBT驱动芯片KA102和IGBT模块FRZ60012KS4，KA102 的引脚1和引脚2接受脉宽调试电路(4)给出的开关信号；KA102的15脚接FRZ60012KS4 的源极，KA102的17、18、19、20脚并联接？1^600121(54的栅极；FRZ60012KS4的漏极接负载， 控制负载电流。
5.根据权利要求1所述的一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于所述 的辅助电流稳定电路(6)，电感L2和负载串联；电阻R3、R4、电容C19、C20组成的容性储能 网络和负载并联。
6.根据权利要求1所述的一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源，其特征在于电流 传感器(7)的型号为CHB-500SG，CHB-500SG实时取样负载电流并反馈给脉宽调制电路(4)。
全文摘要
本发明公开了一种大功率高精度稳流型脉冲激光电源。整流电路的一端接电源，另一端经整流电路、滤波电路和储能电路接大功率开关电路；脉宽调制电路的一端接控制接口，另一端经大功率开关电路与辅助电流稳定电路连接；电流传感器与脉宽调制电路连接。整流电路对电网电压整流获得脉动直流电压；滤波电路对脉动直流电压滤波后给储能电路充电以获得较稳定直流电压；电源接受外部给出的脉冲电压信号，脉宽调制电路实时比较脉冲电压型号和实际电流大小确定大功率开关电路的开通和关闭，从而精确控制从储能电路到负载放电的电流；辅助电流稳定电路对负载电流限制和稳定，提高电流精度。本发明输出功率大，损耗小，放电电流精度高，脉冲宽度和频率可调。
文档编号H05B41/14GK101888733SQ20101022897
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者房旺, 肖世海 申请人:杭州迈控科技有限公司