激光器冗余备份电源制造技术

本发明专利技术提供了一种激光器冗余备份电源。通过在一台或数台激光器电源发生故障的情况下，控制模块通过加大其余可正常工作激光器电源的驱动电流来保证系统总驱动电流的恒定，从而可以实现在电源故障的情况下不间断地为激光器提供驱动电流，大大提高了激光器驱动系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及驱动电源
，尤其涉及一种激光器冗余备份电源。
技术介绍
目前，全固态激光器已经在工业生产中得到了越来越广泛的应用，而工业生产过程对激光器的可靠性提出了非常严格的要求，如果生产线上的激光器发生故障，会影响到整个生产线的正常运转，对工厂造成巨大的损失。因此，技术人员需要不断地提高激光器设备的可靠性以满足生产需要。目前在通讯电源、计算机电源或UPS中已经有比较成熟的冗余备份电源技术，但是通讯电源和计算机电源为恒压电源，UPS属于逆变电源，输出为交流电，他们的输出一般是不可调的，这样，其冗余备份系统的控制方式就有别于输出为恒流源且连续可调的全固态驱动电源，所以并不能简单地将现在常用的冗余备份电源技术应用到全固态激光器的电源上。在实现本专利技术的过程中，申请人发现现有技术激光器电源存在如下技术缺陷采用单一电源驱动的方式，在电源发生故障的情况下，整个激光器都无法继续工作，所以并不能满足工业生产过程中对其高可靠性要求。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种激光器冗余备份电源，以提高激光器电源的可靠性。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种激光器冗余备份电源，包括控制模块和至少两台并联的驱动电源；驱动电源，连接至激光器负载，用于为激光器提供负载电流；控制模块，实时监测每一驱动电源的工作状态，当某一驱动电源出现故障时，增加其他正常工作驱动电源的输出电流来保持总的负载电流恒定。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术激光器冗余备份电源具有以下有益效果(I)采用了冗余备份的电源，在一台或数台激光器电源发生故障的情况下，控制模块通过加大其余可正常工作激光器电源的驱动电流来保证系统总驱动电流的恒定，从而可以实现在电源故障的情况下不间断地为激光器提供驱动电流，大大提高了激光器驱动系统的可靠性；(2)在输出端串联大电流继电器或其他开关器件，将故障电源与整个驱动系统进行隔离，从而避免了故障电源对整个驱动系统的影响；(3)提供了水冷机流量保护功能，在水冷机发生故障的情况下，通过控制模块关闭系统中所有并联电源，从而避免了由于水冷机发生故障而对激光器负载产生损坏；附图说明图I为根据本专利技术实施例激光器冗余备份电源的结构示意图；图2为本专利技术实施例激光器冗余备份电源中电源的结构示意图；图3为本专利技术实施例激光器冗余备份电源工作的流程图；图4为本专利技术实施例激光器冗余备份电源关机流程图；图5为本专利技术实施例激光器冗余备份电源水冷机故障中断服务程序流程图；图6为本专利技术实施例激光器冗余备份电源中某台电源发生故障的中断服务程序流程图。 具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。本专利技术就是从激光电源入手，通过采用冗余备份驱动方式来提高整个激光器设备的可靠性。同时，为了保护激光器的安全运行，提供了激光器水冷机流量保护接口。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种激光器冗余备份电源。如图I所示，本实施例激光器冗余备份电源包括:MCU控制模块和三组供电模块，该多组供电模块中的每一组均包含驱动电源和相应的继电器。其中，该三台驱动电源，分别通过相应的继电器连接至激光器负载，其实时地将自身的状态上报至MCU控制模块，并在该MCU控制模块的指令下，共同向激光器负载提供电流;MCU控制模块，用于在上述三台驱动电源中的某一台电源发生故障时，将该电源的工作状态设为“停止”，并根据外部的电流给定值和可以正常工作的电源数目重新计算每台电源需要输出的电流，通过增加其他电源的输出电流来保持总的负载电流恒定。以下分别对电源和MCU控制模块做详细说明。本领域技术人员应当清楚，本实施例激光器冗余备份电源中驱动电源的数目不限于3个，其可以为大于2的任何数。图2为本专利技术实施例激光器冗余备份电源中电源的结构示意图。如图2所示，夕卜接的AC输入将交流电输入电源，输入的交流电经整流滤波、逆变主电路和第二次整流滤波后，在控制电路的闭环反馈控制下，将交流电变为恒流输出。每一台驱动电源都是一台独立的输出可调的恒流电源。每一台驱动电源的最大输出电流都需要根据系统的冗余度留出一定的余量，具有“启动”和“停止”两种工作状态，其工作状态受MCU控制模块所控制。每一台驱动电源都可以采用开关电源中常用的拓扑，根据输出功率的大小，可以选择全桥、半桥、推挽等逆变主电路结构。每一台驱动电源都有4条信号线与MCU控制模块连接，分别是MCU输出控制信号线、电源工作状态指示信号线、电流给定信号线以及“启/停”开关信号线。其中MCU输出控制信号线、电流给定信号线和“启/停”开关信号线都是MCU控制模块输出给电源的信号，而电源工作状态指示信号线是电源返回给MCU控制模块的信号。在每一台驱动电源的输出端，串联一大电流继电器，该继电器受MCU中各台驱动电源对应的输出控制位控制，在驱动电源正常工作的情况下，闭合该继电器，驱动电源可以给激光器正常供电；而当驱动电源发生故障时，断开该继电器，使故障电源与激光器负载相隔离，以避免故障电源 对激光器负载造成损坏。在激光器水冷机发生故障的情况下，断开所有驱动电源输出端并联的继电器。MCU控制模块的型号可以根据系统的冗余度来选择。冗余度大的系统，可以选择接口比较丰富的单片机；而冗余度较小的系统，则可以在满足需求的情况下选择接口少一些的单片机以降低成本。MCU控制模块负责整个系统的控制和管理，它一方面接受外部信号的控制，另一方面控制激光器冗余备份电源中的各并联驱动电源协同工作。MCU控制模块与外部的接口包括“启/停”开关信号、电流给定信号以及激光器水冷机流量保护信号，其中(I)外部“启/停”开关信号控制整个电源系统的工作状态，“启动”状态下，各并联驱动电源可以正常为激光器负载提供驱动电流；“停止”状态下，各并联驱动电源无电流输出。(2)外部电流给定信号决定了激光器总驱动电流的大小，MCU模块会根据外部电流给定值以及冗余备份系统中可正常工作的并联驱动电源的数量，平均计算得到每一台驱动电源应该承担的驱动电流；(3)激光器水冷机流量保护信号表示水冷机的工作状态，当水冷机工作正常时，电源系统可以正常开机和工作；反之，会导致整个系统无法开机，而在工作的过程中，会通过MCU与各驱动电源的信号连接关断激光器冗余备份电源中所有的开关电源。MCU的接口资源分配如下所述(I)外部中断INTO，接激光器水冷机保护信号，系统程序读取该中断的中断标志位来判断水冷机是否正常工作；(2)模数转换接口 A/D 1，接外部电流给定信号，该信号决定了激光器总驱动电流的大小；(3) I/O O接口，接外部“启/停”开关信号，如果该接口电平为高电平，则可正常工作的各并联驱动电源的工作状态是“启动”状态，反之则为“停止”状态；(4)外部中断INTI、INT2、INT3，分别接驱动电源I、2、3的状态指示信号，如果某中断接口所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器冗余备份电源，其特征在于，包括：控制模块和至少两台并联的驱动电源；其中：驱动电源，连接至激光器负载，用于为激光器提供负载电流；控制模块，实时监测每一驱动电源的工作状态，当某一驱动电源出现故障时，增加其他正常工作驱动电源的输出电流来保持总的负载电流恒定。

【技术特征摘要】
1.一种激光器冗余备份电源，其特征在于，包括控制模块和至少两台并联的驱动电源；其中: 驱动电源，连接至激光器负载，用于为激光器提供负载电流； 控制模块，实时监测每一驱动电源的工作状态，当某一驱动电源出现故障时，增加其他正常工作驱动电源的输出电流来保持总的负载电流恒定。2.根据权利要求I所述的激光器冗余备份电源，其特征在于，还包括 开关器件，与驱动电源相对应，连接至该驱动电源与激光器负载之间，用于当该驱动电源出现故障时，接收所述控制模块的控制信号，断开该驱动电源与激光器负载的连接。3.根据权利要求2所述的激光器冗余备份电源，其特征在于，所述控制模块，还用于接收激光器水冷机的故障信号，关闭全部驱动电源并通过开关器件断开全部驱动电源与激光器负载的连接。4.根据权利要求3所述的激光器冗余备份电源，其特征在于 所述开关器件，通过输入控制信号线连接至所述控制模块的第一类输入/输出接口 ； 所述驱动电源，通过启/停开关信号线连接至所述控制模块的第二类输入/输出接Π ； 所述控制模块，用于通过该第一类输入/输出接口的电平信号控制所述开关器件的状态，通过第二类输入/输出接口控制所述驱动电源的工作状态。5.根据权利要求4所述的激光器冗余备份电源，其特征在于 所述驱动电源，通过工作状态指示信号线连接至所述控制模块的第一类外部中断接口，用于上报故障信号； 所述控制模块，用于当接收到第一类外部中断接口的故障信号时，触...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉俊文，侯玮，林学春，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：