一種雷射器驅動電路的製作方法
2023-06-27 06:24:51
一種雷射器驅動電路的製作方法
【專利摘要】一種雷射器驅動電路，當MOS管M1和M2同時導通時，電感L1儲能，變壓器T2不向次級輸出能量，M1關斷，變壓器T2將電感L1中的能量輸出到次級，又M1和M2同時導通，L1再次儲能，關斷M2，變壓器T2再次向次級輸出能量，如此循環。變壓器T2兩個初級線圈中點的電壓會高於輸入電壓，再經過變壓器T2的再一級升壓得到次級所需要的電壓。電容C1上的電壓略高於負載所需要的電壓時，關斷M1和M2，不再給電容C1充電，電容C1通過電阻R1-R3緩慢放電，達到負載所需電壓時，觸發可控矽THY1，電容C1向負載放電，放電電流為零時，可控矽THY1自行關斷，完成一次脈衝放電。然後再開啟M1和M2，進行下一個脈衝放電過程，如此循環。
【專利說明】一種雷射器驅動電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雷射器驅動電路，主要涉及一種固體或氣體雷射器的驅動電路，屬於光電子【技術領域】。
【背景技術】
[0002]固體或氣體雷射器屬於非常常用的兩種雷射器，針對不同的雷射器，其驅動電路可能是不同的，驅動電路的可控性、穩定性以及高效率的穩定運行是雷射器出現以來不斷的發展方向，幾乎所有的雷射器驅動電路一直在追求這些目標的不斷優化和提升，因為驅動電路的這些指標直接決定著雷射器的工作性能。目前多數的雷射器驅動電路往往是一種電路結構只適用於一種雷射器使用，而如果換一種雷射器，則可能就不能使用，並且現有的驅動電路都存在著功耗大、效率低、放電不穩定、缺乏有效的保護電路等突出問題，本發明正是針對這些缺陷提出來的，根據本發明的驅動電路可有效解決上面的技術問題，並且根據不同的輸出電壓要求，只要適當的改變電路中的變壓器，即可將該電路結構應用於固體雷射器或氣體雷射器。
【發明內容】
[0003]根據本發明的一實施例，提供了一種雷射器驅動電路，包括:正輸入端Vin+和負輸入端Vin-，其中正輸入端Vin+分別連接電感LI和電阻R5的一端，電感LI的另外一端連接變壓器T2初級線圈的中間點，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的一個分別連接MOS管M2的漏極和TVS管Zl的陰極，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的另外一個分別連接只MOS管Ml的漏極和TVS管Z2的陰極，變壓器T2次級線圈的兩個輸出端中的一個分別連接到二極體Dl的陽極和二極體D3的陰極，另外一個輸出端分別連接到二極體D2的陽極和二極體D4的陰極，二極體Dl和二極體D2陰極相連後分別連接至電容Cl的一端、電阻Rl的一端以及可控矽THYl的陽極，二極體D3和二極體D4的陽極連接後分別連接到電容Cl的另外一端、電容C2的一端、電阻R2的一端、隔離電壓米樣VSENl的一輸入端以及負載的一端，電阻Rl的另外一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另外一端分別連接至隔離電壓採樣VSENl的另外一輸入端、電阻R2的另外一端以及電容C2的另外一端，可控矽的陰極分別連接至負載的另外一端和變壓器Tl次級線圈的一輸出端，可控矽的G門連接至變壓器Tl次級線圈的另外一輸出端，電阻R5的另外一端分別連接至電阻R6的一端、電容C3的一端以及變壓器Tl初級線圈的一輸入端，其中的負輸入端Vin-分別連接至MOS管M3的源極、電阻R4的一端、電阻R6的另外一端、電容C3的另外一端、MOS管Ml和M2的源極以及TVS管Zl和Z2的陽極，其中MOS管M2的門極連接至電阻R7的一端，MOS管Ml的門極連接至電阻R8的一端，電阻R7的另外一端通過驅動電路Ql連接至MCU，電阻R8的另外一端通過驅動電路Q2連接至MCU，電阻R4的另外一端分別連接至MCU和隔離電壓採樣VSENl的輸出端，MOS管M3的門極連接至MCU，漏極連接至變壓器Tl初級線圈的另外一個輸入端。
[0004]根據本發明的一實施例，其中，電感LI可為10uH,輸入電壓為300V，M0S管Ml和M2開關頻率為70kHz，電阻R5為200K Ω，電阻R6為2K Ω，電容C3為0.1uF,變壓器T2變比為I比I比50。
[0005]根據本發明的一實施例，提供了一種雷射器驅動電路的工作方法，其中當MOS管Ml和M2同時導通時，電感LI儲能，變壓器T2不向次級輸出能量，Ml關斷，變壓器T2將電感LI中的能量輸出到次級，又Ml和M2同時導通，LI再次儲能，關斷M2，變壓器T2再次向次級輸出能量，如此循環。變壓器T2兩個初級線圈中點的電壓會高於輸入電壓，再經過變壓器T2的再一級升壓得到次級所需要的電壓。電容Cl上的電壓略高於負載所需要的電壓時，關斷Ml和M2，不再給電容Cl充電，電容Cl通過電阻R1-R3緩慢放電，達到負載所需電壓時，觸發可控矽THY1，電容Cl向負載放電，放電電流為零時，可控矽THYl自行關斷，完成一次脈衝放電。然後再開啟Ml和M2，進行下一個脈衝放電過程，如此循環。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]附圖1是本發明的驅動電路示意圖；
【具體實施方式】
[0007]下面將在結合附圖的基礎上詳細描述本發明的雷射器驅動電路，該雷射器驅動電路包括:正輸入端Vin+和負輸入端Vin-，其中正輸入端Vin+分別連接電感LI和電阻R5的一端，電感LI的另外一端連接變壓器T2初級線圈的中間點，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的一個分別連接MOS管M2的漏極和TVS管Zl的陰極，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的另外一個分別連接只MOS管Ml的漏極和TVS管Z2的陰極，變壓器T2次級線圈的兩個輸出端中的一個分別連接到二極體Dl的陽極和二極體D3的陰極，另外一個輸出端分別連接到二極體D2的陽極和二極體D4的陰極，二極體Dl和二極體D2陰極相連後分別連接至電容Cl的一端、電阻Rl的一端以及可控矽THYl的陽極，二極體D3和二極體D4的陽極連接後分別連接到電容Cl的另外一端、電容C2的一端、電阻R2的一端、隔離電壓採樣VSENl的一輸入端以及負載的一端，電阻Rl的另外一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另外一端分別連接至隔離電壓採樣VSENl的另外一輸入端、電阻R2的另外一端以及電容C2的另外一端，可控矽的陰極分別連接至負載的另外一端和變壓器Tl次級線圈的一輸出端，可控矽的G門連接至變壓器Tl次級線圈的另外一輸出端，電阻R5的另外一端分別連接至電阻R6的一端、電容C3的一端以及變壓器Tl初級線圈的一輸入端,其中的負輸入端Vin-分別連接至MOS管M3的源極、電阻R4的一端、電阻R6的另外一端、電容C3的另外一端、MOS管Ml和M2的源極以及TVS管Zl和Z2的陽極，其中MOS管M2的門極連接至電阻R7的一端，MOS管Ml的門極連接至電阻R8的一端，電阻R7的另外一端通過驅動電路Ql連接至MCU，電阻R8的另外一端通過驅動電路Q2連接至MCU，電阻R4的另外一端分別連接至MCU和隔離電壓採樣VSENl的輸出端，MOS管M3的門極連接至MCU，漏極連接至變壓器Tl初級線圈的另外一個輸入端。
[0008]其中電阻R5，R6，C3組成輸入電壓採樣電路，當輸入電壓過高時，MCU封鎖Ml，M2的觸發脈衝，實現對電路的保護，MOS管M1，M2實現電路開關，完成電壓調製，電阻R7，R8加上額外的驅動電路Ql和Q2構成Ml，M2的驅動電路，LI為儲能電感，T2為升壓變壓器，D1-D4為次級整流二極體，Cl為儲能濾波電容，電阻R1-R4，電容C2，隔離電壓採樣VSENl構成輸出電壓採樣電路，同時，電阻R1-R3有調節Cl電壓的作用，可控矽THYl用於構成Cl向負載放電的開關，MOS管M3和變壓器Tl構成可控矽THYl的驅動電路，MCU為主控單元。
[0009]當MOS管Ml和M2同時導通時，電感LI儲能，變壓器T2不向次級輸出能量，Ml關斷，變壓器T2將電感LI中的能量輸出到次級，又Ml和M2同時導通，LI再次儲能，關斷M2，變壓器T2再次向次級輸出能量，如此循環。變壓器T2兩個初級線圈中點的電壓會高於輸入電壓，再經過變壓器T2的再一級升壓得到次級所需要的電壓。電容Cl上的電壓略高於負載所需要的電壓時，關斷Ml和M2，不再給電容Cl充電，電容Cl通過電阻R1-R3緩慢放電，達到負載所需電壓時，觸發可控矽THYI，電容CI向負載放電，放電電流為零時，可控矽THYI自行關斷，完成一次脈衝放電。然後再開啟Ml和M2，進行下一個脈衝放電過程，如此循環。
[0010]通過Ml和M2同時導通，再關斷其中一個，這種控制方式，先對輸入電壓進行一次升壓，使變壓器初級終點的電壓高於輸入電壓，再經過變壓器一級升壓達到所需次級電壓，兩次升壓過程降低變壓器的匝比，降低了變壓器的設計難度。並且整個系統具有穩定可靠，功耗低，效率高等諸多優點。
[0011]在一個具體的實施例中，電感LI可為10uH,輸入電壓為300V，M0S管Ml和M2開關頻率為70kHz，電阻R5為200ΚΩ，電阻R6為2ΚΩ，電容C3為0.luF，變壓器T2變比為I比I比50。其他的器件的參數可根據需要驅動的雷射器類型和雷射器的具體輸出要求進行合理選擇，本領域技術人員根據該電路圖的結構和運行原理以及實際輸出需求是可簡單計算得出的，此處不再進行詳細介紹。
【權利要求】
1.一種雷射器驅動電路,包括:正輸入端Vin+和負輸入端Vin-,其中正輸入端Vin+分別連接電感LI和電阻R5的一端，電感LI的另外一端連接變壓器T2初級線圈的中間點，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的一個分別連接MOS管M2的漏極和TVS管Zl的陰極，變壓器T2初級線圈的兩個輸入端中的另外一個分別連接只MOS管Ml的漏極和TVS管Z2的陰極，變壓器T2次級線圈的兩個輸出端中的一個分別連接到二極體Dl的陽極和二極體D3的陰極，另外一個輸出端分別連接到二極體D2的陽極和二極體D4的陰極，二極體Dl和二極體D2陰極相連後分別連接至電容Cl的一端、電阻Rl的一端以及可控矽THYl的陽極，二極體D3和二極體D4的陽極連接後分別連接到電容Cl的另外一端、電容C2的一端、電阻R2的一端、隔離電壓米樣VSENl的一輸入端以及負載的一端，電阻Rl的另外一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另外一端分別連接至隔離電壓採樣VSENl的另外一輸入端、電阻R2的另外一端以及電容C2的另外一端，可控矽的陰極分別連接至負載的另外一端和變壓器Tl次級線圈的一輸出端，可控矽的G門連接至變壓器Tl次級線圈的另外一輸出端，電阻R5的另外一端分別連接至電阻R6的一端、電容C3的一端以及變壓器Tl初級線圈的一輸入端，其中的負輸入端Vin-分別連接至MOS管M3的源極、電阻R4的一端、電阻R6的另外一端、電容C3的另外一端、MOS管Ml和M2的源極以及TVS管Zl和Z2的陽極，其中MOS管M2的門極連接至電阻R7的一端，MOS管Ml的門極連接至電阻R8的一端，電阻R7的另外一端通過驅動電路Ql連接至MCU，電阻R8的另外一端通過驅動電路Q2連接至MCU，電阻R4的另外一端分別連接至MCU和隔離電壓採樣VSENl的輸出端，MOS管M3的門極連接至MCU，漏極連接至變壓器Tl初級線圈的另外一個輸入端。
2.根據權利要求1的雷射器驅動電路，其中，電感LI可為10uH,輸入電壓為300V，M0S管Ml和M2開關頻率為70kHz，電阻R5為200ΚΩ，電阻R6為2ΚΩ，電容C3為0.luF，變壓器T2變比為I比I比50。
3.根據權利要求1的雷射器驅動電路的工作方法，其中當MOS管Ml和M2同時導通時，電感LI儲能，變壓器T2不向次級輸出能量，Ml關斷，變壓器T2將電感LI中的能量輸出到次級，又Ml和M2同時導通，LI再次儲能，關斷M2，變壓器T2再次向次級輸出能量，如此循環。變壓器T2兩個初級線圈中點的電壓會高於輸入電壓，再經過變壓器T2的再一級升壓得到次級所需要的電壓。電容Cl上的電壓略高於負載所需要的電壓時，關斷Ml和M2，不再給電容Cl充電，電容Cl通過電阻R1-R3緩慢放電，達到負載所需電壓時，觸發可控矽THYl，電容Cl向負載放電，放電電流為零時，可控矽THYl自行關斷，完成一次脈衝放電。然後再開啟Ml和M2，進行下一個脈衝放電過程，如此循環。
【文檔編號】H01S3/09GK104319610SQ201410440614
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】李松濤, 任芝 申請人:華北電力大學（保定）