用于激光器的电源电路制造技术

公开了用于激光器设备的电源电路，包括交流电源的输入端、输出端、从输入端到输出端的相应的正路径和负路径以及在正路径和负路径中设置的开关装置。可以设置差动电流传感器以检测由于诸如在输出端接地故障的故障而引起的电流不平衡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光器的电源电路本专利技术涉及用于激光器的电源电路。具体地，它涉及用于提供电能给固体激光器的泵浦灯的电源电路。5 附图说明图1示意性示出了固体激光器设备。固体激光器介质1 (诸如YAG棒)被设置在两个光谐振腔镜3和4之间的泵浦腔中，光谐振 腔镜中的 一个或两个都部分反射使得可以从这里发射出所产生的 激光束。通过一个或多个泵浦装置泵浦棒1，为了清楚在附图中示 出了通常的泵浦灯中的一个灯5。这些灯由电源6供电。10 在图2中示出了典型的电源。尽管通过单相电源可得到类似的电源，^旦该图示出了4吏用三相交流电源的电源。有时4夷也<吏用DC电源。三相AC交流电源21 ;故施加到二才及管整流器22,对于三相电 源，二极管整流器可以包括6个二极管22A至22F。已整流的电流15 被施加到一个电容器或多个电容器组24中。电容器24充当能量贮 存器并且该能量通过开关元件25的装置,皮^是供给灯5。它可以是脉 沖的或被连续供电。然后施加给灯的电能取决于开关频率的占空比 和频率并可通过，t其改变而变^1。典型;也，开关频率可以具有大约 5 ~50KHz的量级^旦可以小于或大于该值。在开关25断开时，电感20 器27和电容器28使输出平滑且二极管26为电感器27中的电流提 供路径。然而，存在与该先前提出的电源相关的两个主要问题。首先，当电源接通时，或如果存在交流电源21的瞬时断^各，则存在大的 浪涌电流通过整流器进入电容器组。这可能导致损坏元件或使元件 发生古文障。其次，电源可能由于i者如在A点即在灯处例如由于灯的 5 击穿而引起的对地短路的故障而被损坏。电路不提供或很少对其提 供保护且该故障可能甚至损坏激光器泵浦腔本身。通过切断开关元 件25 (如果这能够足够快速完成)可以防止在B点诸如接地故障 的古t障。在图3中示出了传统的灯电源的另一实例。除了还包括升压级 10 ( boost stage )之外它与图2的电^各类似，例如除在整流器22和电 感器31之间设置的电流传感器34之外该升压级包括电感器31、 二 才及管32和另 一个开关元件33。这种升压级用来进一步稳定灯的电压。升压级使电容器组24 两端的电压增加到略高于电源电压。这种电路通常被认为是基于图 15 2的电路的改进，因为如果中断是使电容器组24两端的电压不降低 到电源，lT入电压之下，它可帮助防止交流电源的瞬时中断。然而， 仍可能在4妻通时易受'浪涌电流的^皮坏，并仍可能由于A点4妄;也i文障 而被破坏。US 6,154,473公开了用于激光泵浦装置的电源。该电源受4吏用不提供任何平稳起动保护。本专利技术试图提供具有较好保护的改进的电源电路。根据本专利技术，提供了一种用于激光器设备的电源电路，包括交 流电源的输入端、能量存储装置、输出端、从输入端到输出端的相 25应的正路径和负路径、在负路径和正路径中都设置的开关，以及i殳置成在斥企测到故障状态时用于操作一个或两个开关的电流传感装另一个开关的用户使即使在短路情况下能够进行完全保护。优选地，设置差动电流传感器以检测电流不平衡，并且在4企测 到这种不平衡的情况下两个开关都起作用。在一侧的开关优选地被安装在输入端和能量存储装置之间，且 在对侧安装到输出端开关器件。能量存储装置优选是一个电容器或电容器组。10 现在将参考附图^又通过实例描述本专利技术的实施例，其中图1示意性示出了激光泵浦腔； 图2示出了先前才是出的电源配置； 图3示出了可选的先前4是出的电源配置； 图4示出了才艮据本专利技术的电源配置；15 图5示出了简4匕的电源电^各；图6示出了可选的电源装置；以及图7和图8示意性示出了可选的差动电流传感器。参考图4示出的电源，它包括许多与在图2和图3中示出的电 路相类似的元件。特别是，功率输入端(在这种情况下通过整流器 22施加的三相交流电源21 )以电容器或电容器组24的形式应用于 能量存储器并且这用于以连续(CW)或脉冲调制的激光模式为灯 5 或其它泵浦装置5供电。代替三相电源，该电源可以是单相电源或 甚至可以是DC电源或其它功率l餘入。灯5用于泵浦图1中示意性 示出的类型的激光泵浦腔。二极管26、电感器27和电容器28平滑 来自电容器组24的功率输出。图4示出了一个电i 各，在该电^各中 与图3的升压级类似的升压级用于改善性能且该升压级包括电感器 10 31、 二才及管32、另外的开关元件33和电流传感器34。该电^各包括-与图2和图3的开关类似的开关25，它可以独立地用于防止诸如由 于一皮断开而在B点4姿地故障的故障。件41、电容器40和二极管42。还^是供了差动电流传感器43且图 15中也示出了控制单元44 (它通常也存在于先前可用的电源中)但它 接收来自两个电流传感器的输入。差动电流传感器是^^测净电流的器件。在正常条件下，净电流 是零。如果接地故障或其它条件下，可能存在电流不平衡。差动传 感器可以检测到它并输出适当信号给控制单元以启动开关。可以使 20用多种不同类型的差动电流传感器，其代表性实例是霍耳效应或磁 阻传感器。尽管如果合适也可使用其它类型的传感器，但第二电流传感器 34 (例如，与图3中示出的电流传感器相类似的电流传感器)通常 是霍尔效应器件。该传感器^U又感测通过它的电流水平，而不是差 25 动电流。在控制单元44的控制下，电流传感器34和43中的一个或两 个的输出用于控制开关41和开关25的切换。图5是概念性地示出了第二开关41的作用的"i兌明性一见图。如 图所示，功率输入(可以是DC或整流的AC)用于对电容器或电 5 容器组24充电且最后它向输出端的正侧和负侧馈电。在先前提出 的电源中，开关25已经^皮用于阻止来自灯的电流并且通常i殳置在 到输出端的负路径上。这可能使在输出端的负侧免于接地故障但不 能使正侧免于发生故障。在输入和输出之间的正侧中的任何地方提 供的开关也用于使输出端的正侧免于故障且因此在才企测到故障的 10情况下，如果两个开关都切换，则实现完全保护。因此，在原则上，开关41可以位于正侧上的从电源输入到输 出端的任何位置。然而，在图4中，并且实际上在大多凄t实施例中，开关将^皮i殳 置在电容器组24前面，且在图4中，它被设置在整流器22 (或其 15它的功率输入)和电感器31之间。在电容器组24前面的开关41 的位置防止浪涌电流以及防止A点接地故障。更具体地参考图4，在正常才喿作中，开关元件41持续接通且因 此功率一皮冲是供到升压级和如前所述的电容器组24。然而，如果通过 电流传感器34的电流超过阈值，则开关起作用(通常经由控制单 20元)并断开。于是保护电容器组和其它元件。这种情况可能由于许多原因而发生，其中非限制性实例是由 于电源i史障；例如在电压不足之后的电ifu尖爿永冲或电^/浪涌，或在 启动过程中。在启动过程中，往往重要的是实现平稳、起动4吏得电流 并不上升到某一水平之上并且和电流传感器34 —起的开关41可以用来完成它。同样，电流传感器34可以祐:设置在可以检测电流的任何方Y更的位置。附加的切换级的另外的功能是如果接地故障则中断图中的到A 点(即，灯的正侧)的电流。为了实现它，Y吏用差动电流传感器43。 5 如上所述，差动电流传感器一企测源电流中的不平4軒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光设备的电源电路，包括交流电源的输入端、能量存储装置、输出端、从所述输入端到所述输出端的相应的正路径和负路径、设置在负路径和正路径中的开关，以及电流传感装置，所述电流传感装置被设置为用于在检测到故障状态时操作一个或两个开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多弗弗雷德里克帕森斯，
申请(专利权)人：GSI集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]