JPH02250294A - Shimmer circuit - Google Patents
Shimmer circuitInfo
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- JPH02250294A JPH02250294A JP7220689A JP7220689A JPH02250294A JP H02250294 A JPH02250294 A JP H02250294A JP 7220689 A JP7220689 A JP 7220689A JP 7220689 A JP7220689 A JP 7220689A JP H02250294 A JPH02250294 A JP H02250294A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
この発明は、とくに固体レーザ励起用のフランシュラン
プの放電の立ち上がり時間と消弧時間とを短くするため
、その点灯休止時にも最小電流を流すことによってフラ
ッシュランプの放電状態を維持させるシマー回路に関す
る。The present invention particularly relates to a simmer circuit that maintains the discharge state of a flash lamp by flowing a minimum current even when the flash lamp is not lit, in order to shorten the rise time and extinction time of the discharge of a Franche lamp for excitation with a solid-state laser.
現在の加工用固体レーザは、発振の安定性が良いことと
比較的出力が大きいことの理由でNd:YAGをレザー
媒質とするものにほとんど限定される。
レザー媒質のNd:YAGは、イツトリウム・アルミニ
ウム・ガーネット(YJIsO+z)と呼ぶ光学結晶に
二約1%の微量の重量比でNdを含有させたもので、棒
状に形成される0両端を鏡面研摩し、その上に無反射コ
ーティングを施す。側面は、すりガラス状にしておいて
、励起光がYAG棒全体に吸収されやすいようにしであ
る。なお、YAG棒は、500〜800n−の光を吸収
して、いわゆる励起状態となり、1.06μ翔付近のレ
ーザ光を発振する。そして、その出力形態は、通常、連
続繰返しのノーマルパルスである。これは、短い時間の
間にパルス的に集中されたレーザ光であり、いわゆる切
れ味を良くするため高エネルギー密度をもたせたもので
ある。
この連続繰返しのノーマルパルスは、励起ランプをパル
ス的に点灯し、つまりフラッシュランプとし、ランプ点
灯時間幅とランプ電流値を電気的に制御することにより
レーザ出力波形を制御して得られる。フラッシュランプ
としては、寿命の長さ、信幀性、使いやすさなどの観点
からキセノン(Xe)ガスまたはクリプトン(Kr)ガ
スを用いた直管形の放電管が広く採用されている。
従来例を含む放電用電源装置について、そのブロック図
である第5図を参照しながら説明する。
第5図において、1は直流電源、2はチョッパ回路、3
はコンデンサ、4はトリガ回路、5はフラッシュランプ
(以下、単にランプという)、6は主スイツチ回路、3
0はシマー回路である。シマー回路30は主として、直
流電源31.ダイオード32゜抵抗33からなる。
さて、ランプ5をフラッシュ発光させるためには、まず
トリガ回路4によってランプ5に10〜20KVの高電
圧トリガパルスを印加して放電を開始させる。その直後
にシマー回路30が100〜150V。
数への電流源として動作することによって、ランプ5を
放電状態に維持させる。次に、主スイツチ回路6をオン
させることによって、直流電源1とチョッパ回路2とに
より、300〜900■に充電されたコンデンサ3の電
気的エネルギーが、数10OAの電流としてランプ5に
供給され、これを点灯させる。この点灯による高エネル
ギーの光が図示してないレーザ媒質を照射し、これを励
起してレーザ発振させる。
前記の動作において、ランプ5がトリガ回路4によって
確実にシマー・モードに移行するためには、シマー回路
30の出力特性が重要になり、たとえばトリガ電圧印加
時にはシマー・モードの電圧の4〜15倍の電圧が必要
とされる。
第4図の実線S1はシマー回路30の特性を、破線L1
と二重破線L2は異なった二つのランプの特性を横軸に
電流1、縦軸に電圧Eをとってそれぞれ示す、第5図の
ランプ5が破線L1の特性をもつとき、ランプ5がトリ
ガされる前はシマー電流は流れないから、ランプ5に印
加される電圧は直流型R31の電圧Eoに等しい。いっ
たん点灯された後の点灯休止時には、ランプ5に、その
内部インピーダンスと抵抗33とによって決まる、放電
状態を維持可能な最小電流Isが流れシマー・モードに
なる。なお、ダイオード32は、主スイツチ回路6の動
作で直流電源1からシマー回路30に電流が流れ込むの
を防止する。Current solid state lasers for processing are mostly limited to those using Nd:YAG as a laser medium because of their good oscillation stability and relatively large output. The laser medium Nd:YAG is an optical crystal called yttrium aluminum garnet (YJIsO+z) containing a trace amount of Nd at a weight ratio of approximately 1%. , apply a non-reflective coating on it. The side surfaces are made into a frosted glass shape so that the excitation light is easily absorbed by the entire YAG rod. Note that the YAG rod absorbs light of 500 to 800 n-, enters a so-called excited state, and oscillates a laser beam of around 1.06 microns. The output form is usually a continuously repeated normal pulse. This is a laser beam that is concentrated in pulses over a short period of time, and has a high energy density to improve so-called sharpness. This continuously repeated normal pulse is obtained by lighting the excitation lamp in a pulsed manner, that is, as a flash lamp, and controlling the laser output waveform by electrically controlling the lamp lighting time width and lamp current value. As flash lamps, straight discharge tubes using xenon (Xe) gas or krypton (Kr) gas are widely used from the viewpoints of long life, reliability, and ease of use. A discharge power supply device including a conventional example will be described with reference to FIG. 5, which is a block diagram thereof. In Figure 5, 1 is a DC power supply, 2 is a chopper circuit, and 3
is a capacitor, 4 is a trigger circuit, 5 is a flash lamp (hereinafter simply referred to as a lamp), 6 is a main switch circuit, 3
0 is a simmer circuit. The simmer circuit 30 mainly consists of a DC power supply 31. It consists of a diode 32° and a resistor 33. Now, in order to cause the lamp 5 to emit flash light, first a high voltage trigger pulse of 10 to 20 KV is applied to the lamp 5 by the trigger circuit 4 to start discharging. Immediately after that, the simmer circuit 30 is 100-150V. The lamp 5 is maintained in a discharged state by acting as a current source for the current. Next, by turning on the main switch circuit 6, the electric energy of the capacitor 3 charged to 300 to 900 μ is supplied to the lamp 5 as a current of several tens of OA by the DC power supply 1 and the chopper circuit 2. Turn this on. The high-energy light generated by this lighting irradiates a laser medium (not shown) and excites it to cause laser oscillation. In the above operation, in order for the lamp 5 to reliably enter the simmer mode by the trigger circuit 4, the output characteristics of the simmer circuit 30 are important; for example, when the trigger voltage is applied, the output characteristics are 4 to 15 times the simmer mode voltage. voltage is required. The solid line S1 in FIG. 4 indicates the characteristics of the simmer circuit 30, and the broken line L1
The double broken line L2 shows the characteristics of two different lamps, with current 1 on the horizontal axis and voltage E on the vertical axis. When lamp 5 in FIG. 5 has the characteristics shown by broken line L1, the lamp 5 is triggered. Since no simmer current flows before the simmer current is applied to the lamp 5, the voltage applied to the lamp 5 is equal to the voltage Eo of the DC type R31. When the lamp 5 is turned off after being turned on, the minimum current Is that can maintain the discharge state, which is determined by its internal impedance and the resistance 33, flows through the lamp 5, and the lamp enters the simmer mode. Note that the diode 32 prevents current from flowing into the simmer circuit 30 from the DC power supply 1 due to the operation of the main switch circuit 6.
以上説明したような第5図の従来のシマー回路30には
、次のような欠点がある。
(1) ランプ5が第4図の二重破線L2の特性をも
つときには、シマー回路30の特性を示す実線S1との
関係によって、二つのシマー電流が存在しえて不都合を
生じる。
(2)抵抗を用いているため、電力損失が大きく、効率
が25%程度にしかならない。なお、これは第4図で、
Eo−4Esとした場合であり、さらにEoが大きくな
ると効率は下がる。
(3)前項の理由で、抵抗での損失が数100Wになる
ため、大きい寸法の抵抗が必要となり、したがって、場
合によってはファン冷却を要する。
(4)直流電源31は他の電源と絶縁される必要があり
、一般に商用電源とトランスとを用いて昇圧し、その後
で整流、平滑するわけであるが、このトランスの外形1
重量が大きくなる。
この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、効率の向上と小形化、軽量化とを図るシマー回路
を提供することにある。The conventional simmer circuit 30 of FIG. 5 as described above has the following drawbacks. (1) When the lamp 5 has the characteristics shown by the double broken line L2 in FIG. 4, two simmer currents may exist depending on the relationship with the solid line S1 showing the characteristics of the simmer circuit 30, causing a problem. (2) Since a resistor is used, power loss is large and the efficiency is only about 25%. Furthermore, this is Figure 4.
This is a case of Eo-4Es, and as Eo becomes larger, the efficiency decreases. (3) For the reason mentioned above, the loss in the resistor is several hundreds of W, so a resistor with a large size is required, and therefore fan cooling may be required in some cases. (4) The DC power supply 31 needs to be isolated from other power supplies, and is generally boosted using a commercial power supply and a transformer, and then rectified and smoothed.
The weight increases. It is an object of the present invention to provide a simmer circuit which solves the problems of the conventional technology and improves efficiency, size, and weight.
この課題を解決するために、本発明に係るシマー回路は
、
フラッシュランプにその点灯休止時に所定電流を流すこ
とによって放電状態を維持させる回路において、
前記フラッシュランプ用の直流電源から交流電力を得る
インバータと;
このインバータの出力段に設けられる直列接続されたリ
アクトルおよびトランスと;
このトランスの2次側に設けられる整流・平滑回路と;
この整流・平滑回路の出力電圧と、前記リアクトルおよ
びトランスを流れる電流とに基づいて前記インバータの
周波数を決める制御回路と;を備える。In order to solve this problem, the simmer circuit according to the present invention is a circuit that maintains a discharge state by flowing a predetermined current to a flash lamp when the flash lamp is not lit, and includes an inverter that obtains AC power from a DC power source for the flash lamp. and; A reactor and a transformer connected in series provided in the output stage of this inverter; A rectification/smoothing circuit provided on the secondary side of this transformer; The output voltage of this rectification/smoothing circuit and the voltage flowing through the reactor and transformer. and a control circuit that determines the frequency of the inverter based on the current.
インバータによってリアクトルに生じた交流電流は、ト
ランスの巻線比に応じた値に変化してその2次側に伝え
られ、整流・平滑回路によって平滑化された直流に変換
される。このとき、インバータのオン・オフ周波数を一
定にすればリアクトルのインピーダンスが一定になり、
抵抗とほぼ同じ働きをする。
シマー・モード移行前には、トランスはほぼ無負荷で、
その1次側に励磁電流が流れるだけであるから、リアク
トルでの電圧降下はほとんどなく、直流電源の電圧の半
分がトランスの巻線比に応じた値となって、整流・平滑
回路の出力端から出力される。シマー・モード移行後に
は、トランスの負荷はフラッシュランプであり、トラン
スの1次側ではその巻線比に応じたフラッシュランプの
インピーダンスがリアクトルに直列接続されることなる
から、整流・平滑回路の出力端から所定の電圧、電流が
出力される。The alternating current generated in the reactor by the inverter changes to a value according to the winding ratio of the transformer, is transmitted to its secondary side, and is converted into smoothed direct current by a rectifier/smoothing circuit. At this time, if the on/off frequency of the inverter is kept constant, the impedance of the reactor will be constant,
It works almost the same as a resistor. Before entering simmer mode, the transformer is almost unloaded.
Since the exciting current only flows through the primary side, there is almost no voltage drop in the reactor, and half of the voltage of the DC power supply becomes a value corresponding to the turns ratio of the transformer, and the output terminal of the rectifier/smoothing circuit is output from. After transitioning to simmer mode, the load of the transformer is a flash lamp, and on the primary side of the transformer, the impedance of the flash lamp corresponding to the winding ratio is connected in series with the reactor, so the output of the rectifier/smoothing circuit is A predetermined voltage and current are output from the end.
本発明に係るシマー回路を含む放電用電源装置の実施例
について、その構成を示すブロック図の第1図を参照し
ながら説明する。第1図において、−点鎖線で囲んだシ
マー回路10を除いては第5図の従来例におけるのと同
じである。このシマー回路10の構成は次のとおりであ
る。
直列接続されたMOS −F ETII、12のインバ
ータアームと、直列接続されたコンデンサ15.16の
一対とが、それぞれ直流電源1に並列に接続され、イン
バータアームと対コンデンサとの各中点が、リアクトル
13と変流器17とトランス14との直列接続されたも
ので結ばれる。トランス14の2次側に、コンデンサ2
2と、整流回路1日と、平滑回路19とが接続される。
平滑回路19の出力端に電圧検出器20が設けられる。
制御回路21は、リアクトル13に係る電流検出器とし
ての変流器17と、平滑回路の出力端に係る電圧検出器
20とからの信号に基づいて、MO3−FET11.1
2のオン・オフ周波数を制御する。この制御回路21の
周波数制御により、シマー回路10に第2図の実線S2
のような定電流特性をもたせることができ、その結果、
二重破線L2のような特性のランプ(第4図参照)に対
しても、一つだけのシマー電流が得られて従来例におけ
るような不都合は解消される。なお第2図で、電圧Eは
破線のような軌跡をとってシマー・モードに向かって移
行し最終的に定電流特性S2に至る。
コンデンサ22の機能は、ランプ5がトリガされる前、
つまりシマー電流が流れる前のランプ印加電圧を若干高
め、ランプ点灯をしやす(することである。すなわち、
ランプの無負荷電圧は多少ともバラツキをもつから、設
計条件によってはランプを交換したとき点灯しない場合
も起こり得、このおそれを解消する必要がある。第3図
において、実線S1はコンデンサ22がないときの、と
くには周波数制御をしてないシマー回路の特性を、実線
S2はコンデンサ22を挿入したときの、とくには周波
数制御をしてないシマー回路の特性をそれぞれ示し、コ
ンデンサ22を挿入することによって、直流電源1の電
圧EOより若干高い無負荷電圧Ecを得ることができる
。
【発明の効果]
したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ次の
ようなすぐれた効果がある。
(1)従来例における抵抗による大きい損失に比べてイ
ンバータの損失は小さいから、効率は従来の25%程度
から90%程度にまで改善できる。
(2)従来例で必要とした商用トランスや抵抗を使用し
ないので、外形寸法9重量のそれぞれ約30%削減が可
能となる。An embodiment of a discharge power supply device including a simmer circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, which is a block diagram showing its configuration. In FIG. 1, the circuit is the same as the conventional example shown in FIG. 5 except for the simmer circuit 10 surrounded by a dashed line. The configuration of this simmer circuit 10 is as follows. The inverter arms of MOS-FETII, 12 connected in series, and the pair of capacitors 15 and 16 connected in series are each connected in parallel to the DC power supply 1, and each midpoint between the inverter arm and the pair of capacitors is A reactor 13, a current transformer 17, and a transformer 14 are connected in series. A capacitor 2 is connected to the secondary side of the transformer 14.
2, the rectifier circuit 1, and the smoothing circuit 19 are connected. A voltage detector 20 is provided at the output end of the smoothing circuit 19. The control circuit 21 controls the MO3-FET 11.1 based on signals from the current transformer 17 as a current detector related to the reactor 13 and the voltage detector 20 related to the output end of the smoothing circuit.
Controls the on/off frequency of 2. By frequency control of this control circuit 21, the simmer circuit 10 is connected to the solid line S2 in FIG.
It is possible to provide constant current characteristics such as
Even for a lamp having characteristics as indicated by the double broken line L2 (see FIG. 4), only one simmer current is obtained, and the disadvantages of the conventional example are eliminated. In FIG. 2, the voltage E moves toward the simmer mode following a trajectory like a broken line, and finally reaches the constant current characteristic S2. The function of capacitor 22 is that before lamp 5 is triggered,
In other words, the voltage applied to the lamp before the simmer current flows is slightly increased to make it easier to light the lamp.
Since the no-load voltage of the lamp varies to some extent, depending on the design conditions, the lamp may not turn on when replaced, and it is necessary to eliminate this possibility. In FIG. 3, the solid line S1 shows the characteristics of the simmer circuit without the capacitor 22, especially without frequency control, and the solid line S2 shows the characteristics of the simmer circuit with the capacitor 22 inserted, especially the simmer circuit without frequency control. By inserting the capacitor 22, it is possible to obtain a no-load voltage Ec that is slightly higher than the voltage EO of the DC power supply 1. [Effects of the Invention] Therefore, the present invention has the following superior effects compared to the conventional technology. (1) Since the loss of the inverter is smaller than the large loss due to resistance in the conventional example, the efficiency can be improved from about 25% of the conventional example to about 90%. (2) Since the commercial transformer and resistor required in the conventional example are not used, it is possible to reduce each of the external dimensions and weight by approximately 30%.
第1図は本発明に係る実施例を含む放電用電源装置の構
成を示すブロック図、
第2図はこの実施例の特性図、
第3図は別の実施例の特性図、
第4図は従来例の特性図、
第5図は従来例を含む放電用電源装置の構成を示すブロ
ック図である。
符号説明
1;直流電源、2:チョッパ回路、
3:コンデンサ、4:トリガ回路、5:ランプ、6:主
スイツチ回路、10ニジマー回路、11.12 :
MOS−FET、、+3:リアクトル、14ニドランス
、15.16,22 :コンデンサ、17:変流器、1
8:整流回路、19:平滑回路、20:電圧検出器、2
1:制御回路。
亮3図
兇4図Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a discharge power supply device including an embodiment according to the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram of this embodiment, Fig. 3 is a characteristic diagram of another embodiment, and Fig. 4 is a characteristic diagram of this embodiment. Characteristic Diagram of Conventional Example FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a discharge power supply device including the conventional example. Symbol explanation 1: DC power supply, 2: Chopper circuit, 3: Capacitor, 4: Trigger circuit, 5: Lamp, 6: Main switch circuit, 10 Nijimer circuit, 11.12:
MOS-FET, +3: Reactor, 14 Nidorance, 15.16, 22: Capacitor, 17: Current transformer, 1
8: Rectifier circuit, 19: Smoothing circuit, 20: Voltage detector, 2
1: Control circuit. Ryo 3 figures and 4 figures
Claims (1)
すことによって放電状態を維持させる回路において、前
記フラッシュランプ用の直流電源から交流電力を得るイ
ンバータと;このインバータの出力段に設けられる直列
接続されたリアクトルおよびトランスと;このトランス
の2次側に設けられる整流・平滑回路と;この整流・平
滑回路の出力電圧と、前記リアクトルおよびトランスを
流れる電流とに基づいて前記インバータの周波数を決め
る制御回路と;を備えることを特徴とするシマー回路。 2)特許請求の範囲第1項記載の回路において、トラン
スの2次側には並列に挿入されるコンデンサが含まれる
ことを特徴とするシマー回路。[Scope of Claims] 1) In a circuit that maintains a discharge state by flowing a predetermined current to a flash lamp when the flash lamp is not lit, an inverter that obtains AC power from a DC power supply for the flash lamp; an output stage of the inverter; A reactor and a transformer connected in series are provided; a rectifier/smoothing circuit is provided on the secondary side of this transformer; A simmer circuit comprising: a control circuit that determines a frequency; 2) A simmer circuit according to claim 1, characterized in that the secondary side of the transformer includes a capacitor inserted in parallel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072206A JP2844646B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Shimmer circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072206A JP2844646B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Shimmer circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250294A true JPH02250294A (en) | 1990-10-08 |
| JP2844646B2 JP2844646B2 (en) | 1999-01-06 |
Family
ID=13482533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072206A Expired - Lifetime JP2844646B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Shimmer circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844646B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020728A (en) * | 1983-07-11 | 1985-02-02 | ウシオ電機株式会社 | Power source for flash discharge lamp |
| JPS6343295A (en) * | 1986-08-09 | 1988-02-24 | 富士電機株式会社 | Output limiting circuit of discharge tube source |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1072206A patent/JP2844646B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020728A (en) * | 1983-07-11 | 1985-02-02 | ウシオ電機株式会社 | Power source for flash discharge lamp |
| JPS6343295A (en) * | 1986-08-09 | 1988-02-24 | 富士電機株式会社 | Output limiting circuit of discharge tube source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2844646B2 (en) | 1999-01-06 |
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