一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路，包括輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路，還包括燈電流隔離線性變換電路、隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路。隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路分別與輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接，輔助供電電路分別與控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接。有益效果是：起輝和維持電壓一體化設計，燈負載點燃時，兩電壓自動切換；具有燈電流隔離線性設定調(diào)節(jié)功能，隔離調(diào)節(jié)線性度好；高性能的燈電流反饋控制，穩(wěn)流精度高，長期工作穩(wěn)定性好；隔離懸浮式高壓輸出，減少輸出端的各種噪聲擾動等影響到輸入端，方便用戶對電源的控制及使用。
【專利說明】
一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種廣泛應用于激光打標機、激光雕刻機、激光打孔機等激光光栗光源的高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路。
【背景技術】
[0002]氪燈是目前我國最主要的YGA連接固體激光器的光栗電源，燈電流的大小決定了氪燈光源的亮度，從而決定了激光器的激光強度，目前市場上大多數(shù)氪燈專用高壓電源普遍存在穩(wěn)流精度低、穩(wěn)定度差等缺點，導致激光器的激光強度不穩(wěn)，在打標或者雕刻時，出線偏差，另外，很多氪燈電源采取外控的方式對氪燈燈電流進行調(diào)節(jié)，多數(shù)高壓電源的輸出與控制信號線性度差，造成雕刻、打孔等結(jié)果不準確，給控制帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種穩(wěn)流精度高、調(diào)流線性度好、性能穩(wěn)定可靠的高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術方案是，一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路，包括輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路，其特征在于:還包括燈電流隔離線性變換電路、隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路，所述隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路分別與輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接，所述輔助供電電路分別與控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接；
具體電路連接為:所述燈電流隔離線性變換電路中，放大器U6的一個調(diào)零端I腳接電位器RWl的一個固定端I腳，放大器U6的另一個調(diào)零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U6的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側(cè)的內(nèi)部供電負端-Vccl，放大器U6的同相輸入端3腳接輸入地GND，放大器U6的反相輸入端2腳分別接電阻R8和電容C6的一端、線性光電耦合器U8中光電管I的陰極3腳，電阻R8的另一端接燈電流設定調(diào)節(jié)端Iadj，放大器U 6的輸出端6腳分別接電阻R 9的一端、電容C 6的另一端，電阻R 9的另一端接線性光電耦合器U8中發(fā)光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發(fā)光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，線性光電耦合器U8中光電管I的陽極4腳接輸入地GND，線性光電親合器U8中光電管2的陽極5腳接隔離輸出地G，線性光電親合器U8中光電管2的陰極6腳分別接電阻R25和電容C7的一端、放大器U7的反相輸入端2腳，電位器RW3的一個固定端2腳與調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R25的另一端接電位器RW3的另一個固定端I腳，放大器U7的同相輸入端3腳接隔離輸出地G，放大器U7的輸出端6腳分別接電容C7的另一端、電位器RW3的一個固定端2腳，放大器U7的一個調(diào)零端I腳接電位器RW2的一個固定端I腳，放大器U7的另一個調(diào)零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U7的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電負端_Vcc2; 所述隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路中，變壓器TRF次級繞組Ls的同名端I腳通過電容C9分別接電容Cl I的一端、二極管D3的負極、二極管D4的正極，電容Cl I的另一端分別接二極管D5的負極、二極管D6的正極，電容C22、二極管D7、電阻R17并聯(lián)，變壓器TRF次級繞組Ls的異名端2腳分別接二極管D3的正極、電阻R26和電容ClO和C23的一端、二極管D7的負極，二極管D7的正極接隔離輸出地G并引出，電容ClO的另一端分別接電阻R34和電容C12的一端、二極管D4的負極、二極管D5的正極，電容C12的另一端分別接二極管D6的負極、電阻R16的一端，電阻R16的另一端分別接電容C25和電阻R33的一端，電容C25的另一端接隔離輸出地G，電阻R22與電阻R24串聯(lián)后與電容C14并聯(lián)，電阻R33的另一端分別接電阻R36和電容C14的一端并作為高壓輸出端Vo+引出，二極管D9和DlO順向串聯(lián)，二極管D9的正極分別接電阻R34和電容C23的另一端，二極管DlO的負極通過電阻R35接電阻R36的另一端，電阻R21與電容C16并聯(lián)，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻R18和電阻R23和電容C15的一端，電阻R23的另一端接電容Cl 4的另一端，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻R21的一端、輔助供電電路中輸出側(cè)基準電壓端Vr I，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻Rl9和R20的一端、電容C15的另一端，放大器U5A的供電負端4腳分別與電阻R18和R20和R21的另一端相連后接隔離輸出地G，放大器U5A的供電正端8腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc 2，放大器U5B的反相輸入端6腳分別接電阻R30和電容C19和C20的一端、電阻R26的另一端，電阻R30的另一端接輸出側(cè)基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯(lián)，放大器U5B的同相輸入端5腳分別接電阻R29和電阻R31的一端，電阻R31的另一端接燈電流隔離線性變換電路中放大器U7的輸出端6腳，放大器U5B的輸出端7腳分別接二極管D11的正極、電容Cl9的另一端，二極管D11的負極分別接電容C18的正極、電阻R27的一端，電阻R27的另一端分別接電阻R28的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C18的負極、電阻R28和R29的另一端相連后接隔離輸出地G，三極管T2的集電極與電阻R19的另一端相連后分別接電容C17的一端、光電耦合器U4的輸入二極管正極I腳，光電親合器U4的輸入二極管負極2腳與電容C17的另一端相連后通過電阻R32接二極管D8的正極，二極管D8的負極接隔離輸出地G，光電耦合器U4輸出三極管的集電極4腳接控制及驅(qū)動電路中內(nèi)部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發(fā)射極3腳分別接電阻Rl I和Rl 2的一端，電阻Rl 2的另一端接輸入地GND，電阻Rl I的另一端接控制及驅(qū)動電路中控制芯片U2的5腳。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:起輝和維持電壓一體化設計，燈負載點燃時，兩電壓自動切換;具有燈電流隔離線性設定調(diào)節(jié)功能，隔離調(diào)節(jié)線性度好;高性能的燈電流反饋控制，穩(wěn)流精度高，長期工作穩(wěn)定性好;隔離懸浮式高壓輸出，減少輸出端的各種噪聲擾動等影響到輸入端，方便用戶對電源的控制及使用。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明電源電路的連接框圖；
圖2為本發(fā)明電源電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0007]如圖1、2所示，一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路，包括輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路，還包括燈電流隔離線性變換電路、隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路。
[0008]隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路分別與輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接，輔助供電電路分別與控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接。
[0009]上述燈電流隔離線性變換電路中，放大器U6的一個調(diào)零端I腳接電位器RWl的一個固定端I腳，放大器U6的另一個調(diào)零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U6的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側(cè)的內(nèi)部供電負端-Vcc I，放大器U6的同相輸入端3腳接輸入地GND，放大器U6的反相輸入端2腳分別接電阻R8和電容C6的一端、線性光電耦合器U8中光電管I的陰極3腳，電阻R8的另一端接燈電流設定調(diào)節(jié)端Iadj，放大器U6的輸出端6腳分別接電阻R9的一端、電容C6的另一端，電阻R9的另一端接線性光電親合器U8中發(fā)光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發(fā)光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，線性光電親合器U8中光電管I的陽極4腳接輸入地GND，線性光電親合器U8中光電管2的陽極5腳接隔離輸出地G，線性光電親合器U8中光電管2的陰極6腳分別接電阻R25和電容C7的一端、放大器U7的反相輸入端2腳，電位器RW3的一個固定端2腳與調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R25的另一端接電位器RW3的另一個固定端I腳，放大器U7的同相輸入端3腳接隔離輸出地G，放大器U7的輸出端6腳分別接電容C7的另一端、電位器RW3的一個固定端2腳，放大器U7的一個調(diào)零端I腳接電位器RW2的一個固定端I腳，放大器U7的另一個調(diào)零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U7的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電負端_Vcc2。
[0010]上述隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路中，變壓器TRF次級繞組Ls的同名端I腳通過電容C9分別接電容Cl I的一端、二極管D3的負極、二極管D4的正極，電容Cl I的另一端分別接二極管D5的負極、二極管D6的正極，電容C22和二極管D7和電阻R17并聯(lián)，變壓器TRF次級繞組Ls的異名端2腳分別接二極管D3的正極、電阻R26和電容ClO和C23的一端、二極管D7的負極，二極管D7的正極接隔離輸出地G并引出，電容ClO的另一端分別接電阻R34和電容C12的一端、二極管D4的負極、二極管D5的正極，電容Cl 2的另一端分別接二極管D6的負極、電阻R16的一端，電阻R16的另一端分別接電容C25和電阻R33的一端，電容C25的另一端接隔離輸出地G，電阻R22與電阻R24串聯(lián)后與電容C14并聯(lián)，電阻R33的另一端分別接電阻R36和電容C14的一端，并作為高壓輸出端Vo+引出，二極管D9和DlO順向串聯(lián)，二極管D9的正極分別接電阻R34和電容C23的另一端，二極管D1的負極通過電阻R35接電阻R36的另一端，電阻R21與電容C16并聯(lián)，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻R18和電阻R23和電容C15的一端，電阻R23的另一端接電容C14的另一端，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻R21的一端、輔助供電電路中輸出側(cè)基準電壓端Vr I，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻Rl9和R20的一端、電容C15的另一端，放大器U5A的供電負端4腳分別與電阻R18和R20和R21的另一端相連后接隔離輸出地G，放大器U5A的供電正端8腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc2，放大器U5B的反相輸入端6腳分別接電阻R30和電容C19和C20的一端、電阻R26的另一端，電阻R30的另一端接輸出側(cè)基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯(lián)，放大器U5B的同相輸入端5腳分別接電阻R29和電阻R31的一端，電阻R31的另一端接燈電流隔離線性變換電路中放大器U7的輸出端6腳，放大器U5B的輸出端7腳分別接二極管D11的正極、電容Cl9的另一端，二極管Dll的負極分別接電容C18的正極、電阻R27的一端，電阻R27的另一端分別接電阻R28的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C18的負極、電阻R28和R29的另一端相連后接隔離輸出地G，三極管T2的集電極與電阻R19的另一端相連后分別接電容C17的一端、光電親合器U4的輸入二極管正極I腳，光電親合器U4的輸入二極管負極2腳與電容C17的另一端相連后通過電阻R32接二極管D8的正極，二極管D8的負極接隔離輸出地G，光電耦合器U4輸出三極管的集電極4腳接控制及驅(qū)動電路中內(nèi)部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發(fā)射極3腳分別接電阻Rl I和Rl 2的一端，電阻Rl 2的另一端接輸入地GND，電阻Rl I的另一端接控制及驅(qū)動電路中控制芯片U2的5腳。
[0011]放大器U5的型號為:HA17358B，放大器U6、放大器U7的型號為:0P07A，光電耦合器U4的型號為:TLP621，線性光電耦合器U8的型號為HCNR201。
[0012]為保證電源的隔離耐壓要求，變壓器制作時初次級線圈之間加強絕緣處理，繞制完成后變壓器通過浸漆的方式，以增強繞組間的絕緣;Ml和M2為小功率隔離DC/DC模塊電源，它與線性光耦U8和光耦U4等都需滿足隔離耐壓的設計要求；
為確保燈電流的穩(wěn)定度，電流采樣及反饋控制回路中的相關元器件，需選用低噪聲、低溫漂、高穩(wěn)定性的元器件，高壓輸出部分的元器件要考慮一定的耐壓冗余。
[0013]工作原理
在輔助供電電路中，Ml和M2為小功率隔離DC/DC模塊電源，它為輸入、輸出隔離兩側(cè)的控制電路提供輔助供電電壓土 Vccl、土 Vcc2及基準電壓Vrl。芯片Ul、U3為整個電源電路提供基準電壓。
[0014]在控制及驅(qū)動電路中，控制芯片U2(7555)、電阻R5、R7及電容C3等組成多諧振蕩電路，輸出占空比可調(diào)的方波信號脈沖，驅(qū)動MOS三極管Tl，進而驅(qū)動變壓器TRF。通過控制、調(diào)節(jié)U2芯片的電壓控制端5腳電位，調(diào)控控制芯片U2輸出端3腳的輸出脈沖占空比。
[0015]在燈電流隔離線性變換電路中，放大器U6和U7及線性光耦U8等組成電壓的隔離線性變換，使外控的輸入側(cè)燈電流設定調(diào)節(jié)電壓Iadj，通過隔離變換，在輸出側(cè)去調(diào)控輸出燈電流的大小。
[0016]在隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路中，變壓器TRF次級輸出的脈沖高壓，經(jīng)多次倍壓整流及濾波后輸出高壓。通過電阻R34取得的二倍壓輸出，經(jīng)二極管D9、D10和電阻R35、R36，與高壓輸出端相連。當氪燈負載啟動時，其為高阻狀態(tài)，輸出電流幾乎為零，電阻R16、R33上的壓降很小，輸出端高壓高于二倍壓輸出，二極管D9、D10反偏，在高壓輸出端為氪燈負載提供起輝電壓；當氪燈負載擊穿工作后，其轉(zhuǎn)為低阻狀態(tài)，輸出電流增大，電阻R16、R33上的壓降隨之增大，輸出端電壓下降，直至輸出端高壓低于二倍壓輸出，二極管D9、D10導通，二倍壓輸出回路工作，此時高壓輸出端為氪燈負載提供維持電壓。
[0017]氪燈負載電流通過電阻R17進行采樣，獲得的燈電流采樣信號通過高精度放大器，以及控制驅(qū)動電路等，完成對氪燈燈電流的控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的燈電流輸出。
【主權(quán)項】
1.一種高精度具有電流調(diào)節(jié)功能的隔離氪燈高壓電源電路，包括輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路，其特征在于:還包括燈電流隔離線性變換電路、隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路，所述隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路分別與輔助供電電路、控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接，所述輔助供電電路分別與控制及驅(qū)動電路、燈電流隔離線性變換電路連接； 具體電路連接為:所述燈電流隔離線性變換電路中，放大器U6的一個調(diào)零端I腳接電位器RWl的一個固定端I腳，放大器U6的另一個調(diào)零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U6的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側(cè)的內(nèi)部供電負端-Vccl，放大器U6的同相輸入端3腳接輸入地GND，放大器U6的反相輸入端2腳分別接電阻R8和電容C6的一端、線性光電耦合器U8中光電管I的陰極3腳，電阻R8的另一端接燈電流設定調(diào)節(jié)端Iadj，放大器U 6的輸出端6腳分別接電阻R 9的一端、電容C 6的另一端，電阻R 9的另一端接線性光電耦合器U8中發(fā)光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發(fā)光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側(cè)內(nèi)部供電正端+Vccl，線性光電耦合器U8中光電管I的陽極4腳接輸入地GND，線性光電親合器U8中光電管2的陽極5腳接隔離輸出地G，線性光電親合器U8中光電管2的陰極6腳分別接電阻R25和電容C7的一端、放大器U7的反相輸入端2腳，電位器RW3的一個固定端2腳與調(diào)節(jié)端3腳相連，電阻R25的另一端接電位器RW3的另一個固定端I腳，放大器U7的同相輸入端3腳接隔離輸出地G，放大器U7的輸出端6腳分別接電容C7的另一端、電位器RW3的一個固定端2腳，放大器U7的一個調(diào)零端I腳接電位器RW2的一個固定端I腳，放大器U7的另一個調(diào)零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調(diào)節(jié)端3腳與放大器U7的供電正端7腳相連后接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電負端_Vcc2; 所述隔離高壓輸出和電壓電流反饋電路中，變壓器TRF次級繞組Ls的同名端I腳通過電容C9分別接電容Cl I的一端、二極管D3的負極、二極管D4的正極，電容Cl I的另一端分別接二極管D5的負極、二極管D6的正極，電容C22、二極管D7、電阻R17并聯(lián)，變壓器TRF次級繞組Ls的異名端2腳分別接二極管D3的正極、電阻R26和電容ClO和C23的一端、二極管D7的負極，二極管D7的正極接隔離輸出地G并引出，電容ClO的另一端分別接電阻R34和電容C12的一端、二極管D4的負極、二極管D5的正極，電容C12的另一端分別接二極管D6的負極、電阻R16的一端，電阻R16的另一端分別接電容C25和電阻R33的一端，電容C25的另一端接隔離輸出地G，電阻R22與電阻R24串聯(lián)后與電容C14并聯(lián)，電阻R33的另一端分別接電阻R36和電容C14的一端并作為高壓輸出端Vo+引出，二極管D9和DlO順向串聯(lián)，二極管D9的正極分別接電阻R34和電容C23的另一端，二極管DlO的負極通過電阻R35接電阻R36的另一端，電阻R21與電容C16并聯(lián)，放大器U5A的反相輸入端2腳分別接電阻R18和電阻R23和電容C15的一端，電阻R23的另一端接電容Cl 4的另一端，放大器U5A的同相輸入端3腳分別接電阻R21的一端、輔助供電電路中輸出側(cè)基準電壓端Vr I，放大器U5A的輸出端I腳分別接電阻Rl9和R20的一端、電容C15的另一端，放大器U5A的供電負端4腳分別與電阻R18和R20和R21的另一端相連后接隔離輸出地G，放大器U5A的供電正端8腳接輔助供電電路中輸出側(cè)內(nèi)部供電正端+Vcc 2，放大器U5B的反相輸入端6腳分別接電阻R30和電容C19和C20的一端、電阻R26的另一端，電阻R30的另一端接輸出側(cè)基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯(lián)，放大器U5B的同相輸入端5腳分別接電阻R29和電阻R31的一端，電阻R31的另一端接燈電流隔離線性變換電路中放大器U7的輸出端6腳，放大器U5B的輸出端7腳分別接二極管D11的正極、電容Cl9的另一端，二極管D11的負極分別接電容C18的正極、電阻R27的一端，電阻R27的另一端分別接電阻R28的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C18的負極、電阻R28和R29的另一端相連后接隔離輸出地G，三極管T2的集電極與電阻R19的另一端相連后分別接電容C17的一端、光電耦合器U4的輸入二極管正極I腳，光電親合器U4的輸入二極管負極2腳與電容C17的另一端相連后通過電阻R32接二極管D8的正極，二極管D8的負極接隔離輸出地G，光電耦合器U4輸出三極管的集電極4腳接控制及驅(qū)動電路中內(nèi)部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發(fā)射極3腳分別接電阻Rl I和Rl 2的一端，電阻Rl 2的另一端接輸入地GND，電阻Rl I的另一端接控制及驅(qū)動電路中控制芯片U2的5腳。
【文檔編號】H05B41/36GK106061085SQ201610667241
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610667241.0, CN 106061085 A, CN 106061085A, CN 201610667241, CN-A-106061085, CN106061085 A, CN106061085A, CN201610667241, CN201610667241.0
【發(fā)明人】宗思邈
【申請人】東文高壓電源（天津）股份有限公司