适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路及方法技术方案

本发明专利技术提供一种适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路及方法，包括：法拉电容充放电和均压电路，利用法拉电容的大额储能作用，避免后级光学放大模块出现很强的自发辐射放大而烧毁；基准电源电路，为电压比较处理电路和供电异常检测电路提供基准电压参考；电压比较处理电路，在法拉电容充放电和均压电路输出电压大于基准电源输出电压乘以预设倍率值的情况下，自动将第一MOS管Q1打开，否则自动关闭Q1切断种子源和关键控制板卡的供电，避免种子源和关键控制板卡工作在欠压状态而导致种子源或者关键控制板卡损坏；供电异常检测电路，对来自基准电源电路的基准电压和外部电源输入电压经其内部比较器进行比较。输入电压经其内部比较器进行比较。输入电压经其内部比较器进行比较。

【技术实现步骤摘要】
适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路及方法


[0001]本专利技术涉及供电电路
，具体涉及一种适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路及方法。

技术介绍

[0002]随着激光技术的不断发展，激光器在各个行业有了愈加广泛的应用。除了输出功率、光束质量、电光转化效率、线宽等正常工作的性能指标以外，激光器在各种复杂环境下能否经受住各种突发情况的考验，保持稳定工作或者及时进行自我保护也显得尤为重要。激光器进行激光输出时，外部供电突然失效或供电不稳是一种可能发生的突发情况。如果激光器种子源供电系统突然故障，很可能导致种子源输出激光功率在后级光学放大模块的泵浦光关闭之前已经降低至很低水平，从而导致在光学放大模块中出现很强的自发辐射放大并烧毁光学放大模块。
[0003]目前行业主要通过光电二极管采集种子源输出激光的散射光进行安全联锁：如果发生种子源供电故障导致的种子源输出功率下降，光电二级管输出值会降低至判定阈值以下，通过安全联锁模块及时关停后级光学放大模块的供电，以达到尽量减小损失的目的。上述方法更多情况下只能缩短种子源出现异常后放大模块继续通电时间，光学放大模块仍存在很大概率出现烧毁，属于事后补救，更多时候只能减轻放大模块烧毁的程度，需要进行维修的损失较难避免。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路及方法，避免后级光学放大模块出现很强的自发辐射放大而烧毁。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的。
[0006]本专利技术提供一种适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，包括：第一MOS管Q1，打通或关闭法拉电容充放电和均压电路为种子源和关键控制板卡供电的通道；法拉电容充放电和均压电路，利用法拉电容的大额储能作用，通过法拉电容充放电和均压电路在外部电源供电异常的情况下，确保在安全联锁关断后级光学放大模块前维持种子源和关键控制板卡的供能，避免后级光学放大模块出现很强的自发辐射放大而烧毁；基准电源电路，为电压比较处理电路和供电异常检测电路提供基准电压参考；电压比较处理电路，在法拉电容充放电和均压电路输出电压大于基准电源输出电压乘以预设倍率值的情况下，自动将第一MOS管Q1打开，否则自动关闭Q1切断种子源和关键控制板卡的供电，避免种子源和关键控制板卡工作在欠压状态而导致种子源或者关键控制板卡损坏；供电异常检测电路，对来自基准电源电路的基准电压和外部电源输入电压经其内
部比较器进行比较，比较结果通过相关电路处理后由其内部的异常上报接口反馈外部电源电压状态信息给关键控制板，如果出现异常则由关键控制板触发安全联锁，对后级光学放大模块进行紧急关断；二极管D1，当外部电源输入电压正常时，外部电源经过二极管D1给法拉电容充放电和均压电路中的法拉电容充电；在外部电源突然失效时，二极管D1截止，防止法拉电容存储电能直接倒灌回外部电源，造成法拉电容存储电能过快消耗；二极管D2，当外部电源输入电压正常时，外部电源经过二极管D2给种子源和关键控制板卡供电；在外部电源突然失效时，二极管D2截止，防止法拉电容存储电能倒灌回外部电源，造成法拉电容存储电能过快消耗；二极管D3，当外部电源输入电压正常时，由于二极管D1的压降作用，二极管D3自动截止，切断外部电流源流经二极管D2反向给法拉电容充放电和均压电路无限流充电的通道；在外部电源失效时，二极管D3导通，为法拉电容充放电和均压电路向种子源和关键控制板卡提供供电通道。
[0007]优选的，所述法拉电容充放电和均压电路，由限流电阻R1、多组并联的法拉电容和分压电阻串联组成；法拉电容和均压电阻并联结构的具体数量，根据实际电路参数进行选择。
[0008]优选的，所述基准电源电路，由电阻R3和电阻R4串联后与基准源芯片U1的阴极K及阳极A并联，同时基准源芯片参考端R与R3及R4的串联中间点位相连，最后与电阻R2串联组成。
[0009]优选的，所述电压比较处理电路，由比较器U2A、串联分压电阻R5和R6、比较器输出上拉电阻R7、磁珠L1组成。
[0010]优选的，所述供电异常检测电路，由电压转换芯片U3、比较器U2B、光耦U4、第二MOS管Q2、输入电压电联分压电阻R8和R9、光耦限流电阻R10、光耦输出下拉电阻R11、以及限流电阻R12和R13组成；电压转换芯片转化电压给光耦和异常反馈信号供电。
[0011]优选的，在所述法拉电容充放电和均压电路中使用多个低耐压值的法拉电容串联，以满足种子源供电电压值的要求，同时每个法拉电容两端并联一个阻值相同的大电阻对电容的电压进行均压和保护，避免单个电容两端因放电过程不平衡导致部分电压超过电容耐压值。
[0012]优选的，所述电压比较处理电路通过比较器比较基准电源电压和法拉电容充放电和均压电路输出电压的分压值，利用其输出的快速响应特性对MOS管Q1进行开关，达到对法拉电容充放电和均压电路充放电过程中电压变化到可允许的临界值时做出快速开通或关断的目的。
[0013]一种基于所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路的备电方法：当外部电源输入电压正常时，外部电源经过防倒灌二极管D1给法拉电容充放电和均压电路中的法拉电容充电，同时通过二极管D2输出给种子源和关键控制板卡供电，种子源可进行正常激光输出；此时电压比较处理电路内部的比较器对基准电源电路输出的电压和法拉电容充放电和均压电路输出的电压进行比较，如果法拉电容充放电和均压电路输出电压大于基准电源输出电压乘以预设倍率值，则自动通过硬件电路将第一MOS管Q1打开；由于此时用于种子源和关键控制板卡供电的输出电压高于二极管D3阳极电压，二极管D3截止，法拉电容
充放电和均压电路不给种子源和关键控制板卡供电；供电异常检测电路对来自基准电源电路的基准电压和外部电源输入电压经其内部比较器进行比较，比较结果通过相关电路处理后由其内部的异常上报接口反馈表示外部电源电压正常的状态信号给关键控制板，告知后级系统种子源系统外部电源输入电压正常。
[0014]优选的，在外部电源输入的电压低于设定电压的瞬间，防倒灌二极管D1截止，法拉电容充放电和均压电路中法拉电容开始放电，此时由于法拉电容充放电和均压电路的输出电压相较于基准电源电路输出电压仍在较高水平，电压比较处理电路仍控制第一MOS管Q1的打开状态；此时用于种子源和关键控制板卡供电的输出电压由于外部输入电压降低而降低，降低值大于0.6V后二极管D3导通、D2截止，法拉电容放电经过第一MOS管Q1、二极管D3为种子源和关键控制板卡辅助供电，确保种子源仍能正常输出一段时间，在此期间供电电压高于种子源和关键控制板卡所需最低电压值，该段时间长于通过安全联锁进行光学放大模块供电关断所需的时间；法拉电容持续放电会导致其两端电压差不断降低，当法拉电容充放电电路和均压电路的输出电压降低至某个安全工作阈值时，电压比较处理电路工作状态改变，控制第一MOS管Q1截止，关闭种子源和关键控制板卡的供电，以避免种子源和关键控制板卡工作在欠压状态而导致种子源或者关键控制板卡损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于，包括：第一MOS管Q1，打通或关闭法拉电容充放电和均压电路为种子源和关键控制板卡供电的通道；法拉电容充放电和均压电路，利用法拉电容的大额储能作用，通过法拉电容充放电；基准电源电路，为电压比较处理电路和供电异常检测电路提供基准电压参考；电压比较处理电路，在法拉电容充放电和均压电路输出电压大于基准电源输出电压乘以预设倍率值的情况下，自动将第一MOS管Q1打开，否则自动关闭Q1切断种子源和关键控制板卡的供电；供电异常检测电路，对来自基准电源电路的基准电压和外部电源输入电压经其内部比较器进行比较，比较结果通过相关电路处理后由其内部的异常上报接口反馈外部电源电压状态信息给关键控制板，如果出现异常则由关键控制板触发安全联锁，对后级光学放大模块进行紧急关断；二极管D1，当外部电源输入电压正常时，外部电源经过二极管D1给法拉电容充放电和均压电路中的法拉电容充电；在外部电源突然失效时，二极管D1截止，防止法拉电容存储电能直接倒灌回外部电源，造成法拉电容存储电能过快消耗；二极管D2，当外部电源输入电压正常时，外部电源经过二极管D2给种子源和关键控制板卡供电；在外部电源突然失效时，二极管D2截止，防止法拉电容存储电能倒灌回外部电源，造成法拉电容存储电能过快消耗；二极管D3，当外部电源输入电压正常时，由于二极管D1的压降作用，二极管D3自动截止，切断外部电流源流经二极管D2反向给法拉电容充放电和均压电路无限流充电的通道；在外部电源失效时，二极管D3导通，为法拉电容充放电和均压电路向种子源和关键控制板卡提供供电通道；法拉电容充放电和均压电路连接二极管D1、电压比较处理电路及第一MOS管Q1，基准电源电路连接电压比较处理电路及供电异常检测电路，二极管D2连接二极管D1及二极管D3。2.根据权利要求1所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于：所述法拉电容充放电和均压电路，由限流电阻R1、多组并联的法拉电容和分压电阻串联组成；法拉电容和均压电阻并联结构的具体数量，根据实际电路参数进行选择。3.根据权利要求1所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于：所述基准电源电路，由电阻R3和电阻R4串联后与基准源芯片U1的阴极K及阳极A并联，同时基准源芯片参考端R与R3及R4的串联中间点位相连，最后与电阻R2串联组成。4.根据权利要求1所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于：所述电压比较处理电路，由比较器U2A、串联分压电阻R5和R6、比较器输出上拉电阻R7、磁珠L1组成。5.根据权利要求1所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于：所述供电异常检测电路，由电压转换芯片U3、比较器U2B、光耦U4、第二MOS管Q2、输入电压电联分压电阻R8和R9、光耦限流电阻R10、光耦输出下拉电阻R11、以及限流电阻R12和R13组成；电压转换芯片转化电压给光耦和异常反馈信号供电。6.根据权利要求1所述的适用于光纤激光器光学系统保护的临时备电电路，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，林琪，程超，唐选，王波鹏，赵磊，吴代良，
申请(专利权)人：四川中久大光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：