一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路，包括辅助供电电路、控制及驱动电路，还包括灯电流隔离线性变换电路、隔离高压输出和电压电流反馈电路。隔离高压输出和电压电流反馈电路分别与辅助供电电路、控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接，辅助供电电路分别与控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接。有益效果是：起辉和维持电压一体化设计，灯负载点燃时，两电压自动切换；具有灯电流隔离线性设定调节功能，隔离调节线性度好；高性能的灯电流反馈控制，稳流精度高，长期工作稳定性好；隔离悬浮式高压输出，减少输出端的各种噪声扰动等影响到输入端，方便用户对电源的控制及使用。
【专利说明】
一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路
技术领域
[0001]本发明涉及一种广泛应用于激光打标机、激光雕刻机、激光打孔机等激光光栗光源的高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路。
【背景技术】
[0002]氪灯是目前我国最主要的YGA连接固体激光器的光栗电源，灯电流的大小决定了氪灯光源的亮度，从而决定了激光器的激光强度，目前市场上大多数氪灯专用高压电源普遍存在稳流精度低、稳定度差等缺点，导致激光器的激光强度不稳，在打标或者雕刻时，出线偏差，另外，很多氪灯电源采取外控的方式对氪灯灯电流进行调节，多数高压电源的输出与控制信号线性度差，造成雕刻、打孔等结果不准确，给控制带来不便。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种稳流精度高、调流线性度好、性能稳定可靠的高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路。
[0004]本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是，一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路，包括辅助供电电路、控制及驱动电路，其特征在于:还包括灯电流隔离线性变换电路、隔离高压输出和电压电流反馈电路，所述隔离高压输出和电压电流反馈电路分别与辅助供电电路、控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接，所述辅助供电电路分别与控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接；
具体电路连接为:所述灯电流隔离线性变换电路中，放大器U6的一个调零端I脚接电位器RWl的一个固定端I脚，放大器U6的另一个调零端8脚接电位器RWl的另一个固定端2脚，电位器RWl的调节端3脚与放大器U6的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，放大器U6的供电负端4脚接辅助供电电路中输入侧的内部供电负端-Vccl，放大器U6的同相输入端3脚接输入地GND，放大器U6的反相输入端2脚分别接电阻R8和电容C6的一端、线性光电耦合器U8中光电管I的阴极3脚，电阻R8的另一端接灯电流设定调节端Iadj，放大器U 6的输出端6脚分别接电阻R 9的一端、电容C 6的另一端，电阻R 9的另一端接线性光电耦合器U8中发光管的阴极I脚，线性光电耦合器U8中发光管的阳极2脚接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，线性光电耦合器U8中光电管I的阳极4脚接输入地GND，线性光电親合器U8中光电管2的阳极5脚接隔离输出地G，线性光电親合器U8中光电管2的阴极6脚分别接电阻R25和电容C7的一端、放大器U7的反相输入端2脚，电位器RW3的一个固定端2脚与调节端3脚相连，电阻R25的另一端接电位器RW3的另一个固定端I脚，放大器U7的同相输入端3脚接隔离输出地G，放大器U7的输出端6脚分别接电容C7的另一端、电位器RW3的一个固定端2脚，放大器U7的一个调零端I脚接电位器RW2的一个固定端I脚，放大器U7的另一个调零端8脚接电位器RW2的另一个固定端2脚，电位器RW2的调节端3脚与放大器U7的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc2，放大器U7的供电负端4脚接辅助供电电路中输出侧内部供电负端_Vcc2; 所述隔离高压输出和电压电流反馈电路中，变压器TRF次级绕组Ls的同名端I脚通过电容C9分别接电容Cl I的一端、二极管D3的负极、二极管D4的正极，电容Cl I的另一端分别接二极管D5的负极、二极管D6的正极，电容C22、二极管D7、电阻R17并联，变压器TRF次级绕组Ls的异名端2脚分别接二极管D3的正极、电阻R26和电容ClO和C23的一端、二极管D7的负极，二极管D7的正极接隔离输出地G并引出，电容ClO的另一端分别接电阻R34和电容C12的一端、二极管D4的负极、二极管D5的正极，电容C12的另一端分别接二极管D6的负极、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别接电容C25和电阻R33的一端，电容C25的另一端接隔离输出地G，电阻R22与电阻R24串联后与电容C14并联，电阻R33的另一端分别接电阻R36和电容C14的一端并作为高压输出端Vo+引出，二极管D9和DlO顺向串联，二极管D9的正极分别接电阻R34和电容C23的另一端，二极管DlO的负极通过电阻R35接电阻R36的另一端，电阻R21与电容C16并联，放大器U5A的反相输入端2脚分别接电阻R18和电阻R23和电容C15的一端，电阻R23的另一端接电容Cl 4的另一端，放大器U5A的同相输入端3脚分别接电阻R21的一端、辅助供电电路中输出侧基准电压端Vr I，放大器U5A的输出端I脚分别接电阻Rl9和R20的一端、电容C15的另一端，放大器U5A的供电负端4脚分别与电阻R18和R20和R21的另一端相连后接隔离输出地G，放大器U5A的供电正端8脚接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc 2，放大器U5B的反相输入端6脚分别接电阻R30和电容C19和C20的一端、电阻R26的另一端，电阻R30的另一端接输出侧基准电压端Vrl，电阻R29和电容C26并联，放大器U5B的同相输入端5脚分别接电阻R29和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接灯电流隔离线性变换电路中放大器U7的输出端6脚，放大器U5B的输出端7脚分别接二极管D11的正极、电容Cl9的另一端，二极管D11的负极分别接电容C18的正极、电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别接电阻R28的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极分别与电容C18的负极、电阻R28和R29的另一端相连后接隔离输出地G，三极管T2的集电极与电阻R19的另一端相连后分别接电容C17的一端、光电耦合器U4的输入二极管正极I脚，光电親合器U4的输入二极管负极2脚与电容C17的另一端相连后通过电阻R32接二极管D8的正极，二极管D8的负极接隔离输出地G，光电耦合器U4输出三极管的集电极4脚接控制及驱动电路中内部供电端Vcc，光电耦合器U4输出三极管的发射极3脚分别接电阻Rl I和Rl 2的一端，电阻Rl 2的另一端接输入地GND，电阻Rl I的另一端接控制及驱动电路中控制芯片U2的5脚。
[0005]本发明的有益效果是:起辉和维持电压一体化设计，灯负载点燃时，两电压自动切换;具有灯电流隔离线性设定调节功能，隔离调节线性度好;高性能的灯电流反馈控制，稳流精度高，长期工作稳定性好;隔离悬浮式高压输出，减少输出端的各种噪声扰动等影响到输入端，方便用户对电源的控制及使用。
【附图说明】
[0006]图1为本发明电源电路的连接框图；
图2为本发明电源电路的原理图。
【具体实施方式】
[0007]如图1、2所示，一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路，包括辅助供电电路、控制及驱动电路，还包括灯电流隔离线性变换电路、隔离高压输出和电压电流反馈电路。
[0008]隔离高压输出和电压电流反馈电路分别与辅助供电电路、控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接，辅助供电电路分别与控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接。
[0009]上述灯电流隔离线性变换电路中，放大器U6的一个调零端I脚接电位器RWl的一个固定端I脚，放大器U6的另一个调零端8脚接电位器RWl的另一个固定端2脚，电位器RWl的调节端3脚与放大器U6的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，放大器U6的供电负端4脚接辅助供电电路中输入侧的内部供电负端-Vcc I，放大器U6的同相输入端3脚接输入地GND，放大器U6的反相输入端2脚分别接电阻R8和电容C6的一端、线性光电耦合器U8中光电管I的阴极3脚，电阻R8的另一端接灯电流设定调节端Iadj，放大器U6的输出端6脚分别接电阻R9的一端、电容C6的另一端，电阻R9的另一端接线性光电親合器U8中发光管的阴极I脚，线性光电耦合器U8中发光管的阳极2脚接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，线性光电親合器U8中光电管I的阳极4脚接输入地GND，线性光电親合器U8中光电管2的阳极5脚接隔离输出地G，线性光电親合器U8中光电管2的阴极6脚分别接电阻R25和电容C7的一端、放大器U7的反相输入端2脚，电位器RW3的一个固定端2脚与调节端3脚相连，电阻R25的另一端接电位器RW3的另一个固定端I脚，放大器U7的同相输入端3脚接隔离输出地G，放大器U7的输出端6脚分别接电容C7的另一端、电位器RW3的一个固定端2脚，放大器U7的一个调零端I脚接电位器RW2的一个固定端I脚，放大器U7的另一个调零端8脚接电位器RW2的另一个固定端2脚，电位器RW2的调节端3脚与放大器U7的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc2，放大器U7的供电负端4脚接辅助供电电路中输出侧内部供电负端_Vcc2。
[0010]上述隔离高压输出和电压电流反馈电路中，变压器TRF次级绕组Ls的同名端I脚通过电容C9分别接电容Cl I的一端、二极管D3的负极、二极管D4的正极，电容Cl I的另一端分别接二极管D5的负极、二极管D6的正极，电容C22和二极管D7和电阻R17并联，变压器TRF次级绕组Ls的异名端2脚分别接二极管D3的正极、电阻R26和电容ClO和C23的一端、二极管D7的负极，二极管D7的正极接隔离输出地G并引出，电容ClO的另一端分别接电阻R34和电容C12的一端、二极管D4的负极、二极管D5的正极，电容Cl 2的另一端分别接二极管D6的负极、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别接电容C25和电阻R33的一端，电容C25的另一端接隔离输出地G，电阻R22与电阻R24串联后与电容C14并联，电阻R33的另一端分别接电阻R36和电容C14的一端，并作为高压输出端Vo+引出，二极管D9和DlO顺向串联，二极管D9的正极分别接电阻R34和电容C23的另一端，二极管D1的负极通过电阻R35接电阻R36的另一端，电阻R21与电容C16并联，放大器U5A的反相输入端2脚分别接电阻R18和电阻R23和电容C15的一端，电阻R23的另一端接电容C14的另一端，放大器U5A的同相输入端3脚分别接电阻R21的一端、辅助供电电路中输出侧基准电压端Vr I，放大器U5A的输出端I脚分别接电阻Rl9和R20的一端、电容C15的另一端，放大器U5A的供电负端4脚分别与电阻R18和R20和R21的另一端相连后接隔离输出地G，放大器U5A的供电正端8脚接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc2，放大器U5B的反相输入端6脚分别接电阻R30和电容C19和C20的一端、电阻R26的另一端，电阻R30的另一端接输出侧基准电压端Vrl，电阻R29和电容C26并联，放大器U5B的同相输入端5脚分别接电阻R29和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接灯电流隔离线性变换电路中放大器U7的输出端6脚，放大器U5B的输出端7脚分别接二极管D11的正极、电容Cl9的另一端，二极管Dll的负极分别接电容C18的正极、电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别接电阻R28的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极分别与电容C18的负极、电阻R28和R29的另一端相连后接隔离输出地G，三极管T2的集电极与电阻R19的另一端相连后分别接电容C17的一端、光电親合器U4的输入二极管正极I脚，光电親合器U4的输入二极管负极2脚与电容C17的另一端相连后通过电阻R32接二极管D8的正极，二极管D8的负极接隔离输出地G，光电耦合器U4输出三极管的集电极4脚接控制及驱动电路中内部供电端Vcc，光电耦合器U4输出三极管的发射极3脚分别接电阻Rl I和Rl 2的一端，电阻Rl 2的另一端接输入地GND，电阻Rl I的另一端接控制及驱动电路中控制芯片U2的5脚。
[0011]放大器U5的型号为:HA17358B，放大器U6、放大器U7的型号为:0P07A，光电耦合器U4的型号为:TLP621，线性光电耦合器U8的型号为HCNR201。
[0012]为保证电源的隔离耐压要求，变压器制作时初次级线圈之间加强绝缘处理，绕制完成后变压器通过浸漆的方式，以增强绕组间的绝缘;Ml和M2为小功率隔离DC/DC模块电源，它与线性光耦U8和光耦U4等都需满足隔离耐压的设计要求；
为确保灯电流的稳定度，电流采样及反馈控制回路中的相关元器件，需选用低噪声、低温漂、高稳定性的元器件，高压输出部分的元器件要考虑一定的耐压冗余。
[0013]工作原理
在辅助供电电路中，Ml和M2为小功率隔离DC/DC模块电源，它为输入、输出隔离两侧的控制电路提供辅助供电电压土 Vccl、土 Vcc2及基准电压Vrl。芯片Ul、U3为整个电源电路提供基准电压。
[0014]在控制及驱动电路中，控制芯片U2(7555)、电阻R5、R7及电容C3等组成多谐振荡电路，输出占空比可调的方波信号脉冲，驱动MOS三极管Tl，进而驱动变压器TRF。通过控制、调节U2芯片的电压控制端5脚电位，调控控制芯片U2输出端3脚的输出脉冲占空比。
[0015]在灯电流隔离线性变换电路中，放大器U6和U7及线性光耦U8等组成电压的隔离线性变换，使外控的输入侧灯电流设定调节电压Iadj，通过隔离变换，在输出侧去调控输出灯电流的大小。
[0016]在隔离高压输出和电压电流反馈电路中，变压器TRF次级输出的脉冲高压，经多次倍压整流及滤波后输出高压。通过电阻R34取得的二倍压输出，经二极管D9、D10和电阻R35、R36，与高压输出端相连。当氪灯负载启动时，其为高阻状态，输出电流几乎为零，电阻R16、R33上的压降很小，输出端高压高于二倍压输出，二极管D9、D10反偏，在高压输出端为氪灯负载提供起辉电压；当氪灯负载击穿工作后，其转为低阻状态，输出电流增大，电阻R16、R33上的压降随之增大，输出端电压下降，直至输出端高压低于二倍压输出，二极管D9、D10导通，二倍压输出回路工作，此时高压输出端为氪灯负载提供维持电压。
[0017]氪灯负载电流通过电阻R17进行采样，获得的灯电流采样信号通过高精度放大器，以及控制驱动电路等，完成对氪灯灯电流的控制，实现稳定的灯电流输出。
【主权项】
1.一种高精度具有电流调节功能的隔离氪灯高压电源电路，包括辅助供电电路、控制及驱动电路，其特征在于:还包括灯电流隔离线性变换电路、隔离高压输出和电压电流反馈电路，所述隔离高压输出和电压电流反馈电路分别与辅助供电电路、控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接，所述辅助供电电路分别与控制及驱动电路、灯电流隔离线性变换电路连接； 具体电路连接为:所述灯电流隔离线性变换电路中，放大器U6的一个调零端I脚接电位器RWl的一个固定端I脚，放大器U6的另一个调零端8脚接电位器RWl的另一个固定端2脚，电位器RWl的调节端3脚与放大器U6的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，放大器U6的供电负端4脚接辅助供电电路中输入侧的内部供电负端-Vccl，放大器U6的同相输入端3脚接输入地GND，放大器U6的反相输入端2脚分别接电阻R8和电容C6的一端、线性光电耦合器U8中光电管I的阴极3脚，电阻R8的另一端接灯电流设定调节端Iadj，放大器U 6的输出端6脚分别接电阻R 9的一端、电容C 6的另一端，电阻R 9的另一端接线性光电耦合器U8中发光管的阴极I脚，线性光电耦合器U8中发光管的阳极2脚接辅助供电电路中输入侧内部供电正端+Vccl，线性光电耦合器U8中光电管I的阳极4脚接输入地GND，线性光电親合器U8中光电管2的阳极5脚接隔离输出地G，线性光电親合器U8中光电管2的阴极6脚分别接电阻R25和电容C7的一端、放大器U7的反相输入端2脚，电位器RW3的一个固定端2脚与调节端3脚相连，电阻R25的另一端接电位器RW3的另一个固定端I脚，放大器U7的同相输入端3脚接隔离输出地G，放大器U7的输出端6脚分别接电容C7的另一端、电位器RW3的一个固定端2脚，放大器U7的一个调零端I脚接电位器RW2的一个固定端I脚，放大器U7的另一个调零端8脚接电位器RW2的另一个固定端2脚，电位器RW2的调节端3脚与放大器U7的供电正端7脚相连后接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc2，放大器U7的供电负端4脚接辅助供电电路中输出侧内部供电负端_Vcc2; 所述隔离高压输出和电压电流反馈电路中，变压器TRF次级绕组Ls的同名端I脚通过电容C9分别接电容Cl I的一端、二极管D3的负极、二极管D4的正极，电容Cl I的另一端分别接二极管D5的负极、二极管D6的正极，电容C22、二极管D7、电阻R17并联，变压器TRF次级绕组Ls的异名端2脚分别接二极管D3的正极、电阻R26和电容ClO和C23的一端、二极管D7的负极，二极管D7的正极接隔离输出地G并引出，电容ClO的另一端分别接电阻R34和电容C12的一端、二极管D4的负极、二极管D5的正极，电容C12的另一端分别接二极管D6的负极、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别接电容C25和电阻R33的一端，电容C25的另一端接隔离输出地G，电阻R22与电阻R24串联后与电容C14并联，电阻R33的另一端分别接电阻R36和电容C14的一端并作为高压输出端Vo+引出，二极管D9和DlO顺向串联，二极管D9的正极分别接电阻R34和电容C23的另一端，二极管DlO的负极通过电阻R35接电阻R36的另一端，电阻R21与电容C16并联，放大器U5A的反相输入端2脚分别接电阻R18和电阻R23和电容C15的一端，电阻R23的另一端接电容Cl 4的另一端，放大器U5A的同相输入端3脚分别接电阻R21的一端、辅助供电电路中输出侧基准电压端Vr I，放大器U5A的输出端I脚分别接电阻Rl9和R20的一端、电容C15的另一端，放大器U5A的供电负端4脚分别与电阻R18和R20和R21的另一端相连后接隔离输出地G，放大器U5A的供电正端8脚接辅助供电电路中输出侧内部供电正端+Vcc 2，放大器U5B的反相输入端6脚分别接电阻R30和电容C19和C20的一端、电阻R26的另一端，电阻R30的另一端接输出侧基准电压端Vrl，电阻R29和电容C26并联，放大器U5B的同相输入端5脚分别接电阻R29和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接灯电流隔离线性变换电路中放大器U7的输出端6脚，放大器U5B的输出端7脚分别接二极管D11的正极、电容Cl9的另一端，二极管D11的负极分别接电容C18的正极、电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别接电阻R28的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极分别与电容C18的负极、电阻R28和R29的另一端相连后接隔离输出地G，三极管T2的集电极与电阻R19的另一端相连后分别接电容C17的一端、光电耦合器U4的输入二极管正极I脚，光电親合器U4的输入二极管负极2脚与电容C17的另一端相连后通过电阻R32接二极管D8的正极，二极管D8的负极接隔离输出地G，光电耦合器U4输出三极管的集电极4脚接控制及驱动电路中内部供电端Vcc，光电耦合器U4输出三极管的发射极3脚分别接电阻Rl I和Rl 2的一端，电阻Rl 2的另一端接输入地GND，电阻Rl I的另一端接控制及驱动电路中控制芯片U2的5脚。
【文档编号】H05B41/36GK106061085SQ201610667241
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月15日 公开号201610667241.0, CN 106061085 A, CN 106061085A, CN 201610667241, CN-A-106061085, CN106061085 A, CN106061085A, CN201610667241, CN201610667241.0
【发明人】宗思邈
【申请人】东文高压电源（天津）股份有限公司