JPH04282880A - 固体レーザ電源装置 - Google Patents

固体レーザ電源装置

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JPH04282880A
JPH04282880A JP7238191A JP7238191A JPH04282880A JP H04282880 A JPH04282880 A JP H04282880A JP 7238191 A JP7238191 A JP 7238191A JP 7238191 A JP7238191 A JP 7238191A JP H04282880 A JPH04282880 A JP H04282880A
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transformer
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JP7238191A
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Minoru Saito
実 斉藤
Kazuyoshi Sudo
数藤 和義
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ電源装置に関し、
詳しくはレーザの励起光源たるキセノンランプやクリプ
トンランプ等の駆動に適したレーザ電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光には用途に合わせた波形制御が
要求される。例えば金属板の溶接に利用される場合、夫
々の板厚、素材、メッキの有無等に合わせて、図2(A
)〜(D)に示すような様々なレーザ出力の波形制御が
要求される。波形制御はレーザ媒質を励起する光源の発
光波形を制御することに依り行なわれる。
【0003】発光波形を制御する為の回路の従来例を図
4に示す。この回路は特公昭63−20032号公報に
記載されたものであり、詳細な動作は該公報の記載に依
るとして、この従来の回路では、高周波スイッチS1に
依り直流電源を断続して高周波パルス列を作り、コイル
LとコンデンサCから成る平滑回路に依り該高周波パル
ス列から高周波成分を除去する。そしてこの回路では、
高周波スイッチS1の断続の時間を変化させる、即ち該
高周波のマーク、スペース比を変化させて所望の輪郭の
パルス列を得るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の回
路は、基本的には、高周波スイッチS1の導通時にコイ
ルLに流れる電流に依り、該コイルLにエネルギーを蓄
積し、これを該スイッチS1の非導通時にコンデンサC
に蓄積するというものである。キセノンランプやクリプ
トンランプの駆動には150ボルト〜500ボルトの電
圧とキロワット前後の電力を必要とする。この為コンデ
ンサCの容量はそのエネルギーを蓄積できるだけの大き
さが必要で、外形が大きく高価なものを用いなければな
らない。
【0005】また、大きなエネルギーが短時間にコンデ
ンサCに流れるので、ダイオードDには、許容電流が十
分に大きなものを用いなければならない。従来の回路で
は、多くの場合供給される直流電源電圧より高い電圧は
供給できないから、商用電源を昇圧し直流化するための
変圧器とダイオードが必要であり、それ等も自ずから電
力、電圧に見合った大きなもの、耐圧の高いものが必要
になって来る。
【0006】更に従来の回路は、基本的にはコイルLと
コンデンサCからなる共振回路にパルス列を供給すると
いうものである。従ってその共振周波数とパルス間隔(
周波数)との間にはマッチングが必要であり、パルス間
隔、デューティ比に対するコイルLとコンデンサCの値
の設定が難しい。これらの値が定められると、パルス間
隔やデューティ比を自由に変えるということは出来なく
なる。従って出力波形の制御は出来るとはいうものの、
任意の波形を自由に生成するということは実際上困難で
ある。他の方法として、コンデンサバンクの切替により
波形を制御するという方法もあるが、これとても制御可
能なパルス幅や波形は限られている。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、商用
電源を直流化する第一の整流手段と、該直流化出力を断
続して前記商用電源より高い周波数の高周波を発生する
断続手段と、該高周波を伝達する変成器と、該伝達され
た高周波を整流する第二の整流手段を備え、該第二の整
流手段出力によりレーザ励起光源を駆動することとして
、上記課題の解決を図る。
【0008】
【作用】即ち本発明では、第一整流回路に依り商用の1
00ボルト或いは200ボルトの交流電源が直流化され
、該直流化出力が断続手段に依って断続されて前記商用
電源より高い周波数の高周波に置き換えられる。この高
周波は変成器に依り昇圧或いは降圧された後、第二の整
流手段に依り再び整流され、レーザ励起光源に供給され
る。
【0009】
【実施例】以下本発明の詳細を図1に示す実施の一例に
基いて説明する。図に於て1は第1の整流手段たる整流
ブロックで、100又は200ボルトの単相又は三相の
商用電源ACを整流し、第1の直流DC1を発生する。 2はコンデンサで、該直流DC1を平滑する。3は断続
手段たるスイッチング回路で、中央処理装置4から供給
される制御信号SWに従い、トランジスタ5と8の組が
導通している間、変成器9の一次巻線9Pに電流+Iを
、トランジスタ6と7の組が導通している間、変成器9
の一次巻線9Pに逆方向の電流−Iを通電する。なお以
下の説明に於て、トランジスタ5,8の組は「第1組ト
ランジスタ」、トランジスタ6,7の組は「第2組トラ
ンジスタ」と、中央処理装置は「CPU」と称す。
【0010】10,11は第2の整流手段たるダイオー
ドで、変成器の端子9A,9Bに発生する高周波FHを
整流し第2の直流DC2を発生する。該直流DC2はキ
セノンランプ13の一方の端子13Aに供給される。な
おキセノンランプ13の他端13Bは変成器9の二次巻
線9Sのセンタータップ9Cに接続されている。14は
電流検出プローブで、キセノンランプ13に流れる電流
を検出する。検出プローブ14の出力は電流検出回路1
5に供給される。該回路15は電流の大きさに対応した
デジタル値DIをCPU4に供給する。16はシマー回
路で、キセノンランプ13にシマー(SIMMER)電
流を供給する。
【0011】17は電圧検出器で、キセノンランプ13
の端子電圧に対応したデジタル値DVをCPU4に供給
する。18はトリガ回路で、キセノンランプ13にトリ
ガ電圧を供給する。19は設定回路で、前記第2の直流
DC2の波形、電圧、その他装置の作動に必要な種々の
値を設定するのに用いられる。20は表示回路で、CP
U4から供給される種々のデータを表示する。21はイ
ンターロック回路で、冷却水の流量や水温の検出手段、
筐体の開閉検出手段等を含み、それらが異常を検知した
場合、CPU4に割込み信号を供給し、装置作動を停止
させる。22は外部インターフェースで、他のコンピュ
ータ等とCPU4との間のデータの授受を行なう。CP
U4は内蔵されたリードオンリメモリのプログラムに従
い、装置全体の作動を制御する。
【0012】第2の直流DC2の波形制御は第1組トラ
ンジスタの導通時間TD1と第2組トランジスタの導通
時間TD2及びどちらの組も導通させない不導通時間T
HDの調節に依って行なう。要求される第2の直流DC
2の波形の第1例を図3(B)に示す。なお同図(A)
はそのときのスイッチング回路3の出力電流Iの波形で
ある。ここで例えば第2の直流DC2は、期間T2に於
て最大値DCMに保たれるものとし、その前後の期間T
1及びT3に於てその50パーセントの値(1/2DC
M)に保たれるものとする。
【0013】本実施例ではダイオード10,11により
全波整流を行なっている.従って期間T2に於ける値を
最大値DCMに保つには、この期間に於て、不導通時間
THDを「0」にし、第1組と第2組のトランジスタの
導通時間TD1およびTD2を等しくして、変成器9の
一次巻線9Pに+Iと−Iの電流を交互に通電する。こ
のときパルスデューティは100パーセントとなる。期
間T1とT3に於て、DC2の値を50パーセントに保
つには、第1組と第2組のトランジスタの導通時間TD
1およびTD2を上記パルスデューティを100パーセ
ントのときの2分の1の時間にすると共に、この第1組
と第2組のトランジスタの導通時間TD1およびTD2
の間に、これらと同じ長さの不導通時間THDを設ける
。なおこのときのパルスデューティは50パーセントに
なる。要求される第2の直流DC2の波形の第2例を図
3(C)に示す。同図(D)はそのときのスイッチング
回路3の出力電流Iの波形である。この波形例(D)は
第1の例と形は同じであるが、期間T1,T2,T3が
第1の例の半分になっている。この波形を得るため、こ
の第2の例の各期間に於ける第1組と第2組のトランジ
スタの導通時間TD1およびTD2並びにこれらの不導
通時間THDは夫々上記第1例の半分にされる。
【0014】導通時間TD1及びTD2並びにこれらの
不導通時間THDは、要求される波形に応じて変更され
る。制御の対象は電流波形、電圧波形の何れでも良い。 波形制御のみで無く、デジタル値DI、DVを利用して
励起光源に供給される電力の制御を行なっても良い。実
施例では、スイッチング回路3が4つのトランジスタか
ら成るフルブリッジで構成されているが、2個のトラン
ジスタに依るハーフブリッジで、或いは1個のトランジ
スタのみでこのスイッチング回路3を構成してもよい。 トランジスタに代るサイリスタその他の素子を用いても
良い。変成器9の出力は2個のダイオード10,11で
全波整流されているが、これもダイオード4個から成る
フルブリッジで、或いは1個のダイオードのみで行なう
ようにしてもよい。実施例では要求された波形で光源を
断続的に駆動しているが、連続的に駆動しながらその電
流や電圧の波形(増減)を制御する場合にも、本発明を
適用することができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、商用
電源を直流化する第一の整流手段と、該直流化出力を断
続して前記商用電源より高い周波数の高周波を発生する
断続手段と、該高周波を伝達する変成器と、該伝達され
た高周波を整流する第二の整流手段を備え、該第二の整
流手段出力によりレーザ励起光源を駆動することとした
【0016】従って従来のエネルギーを蓄積するための
大きな容量のコンデンサ(C)そのものが不要となる。 また、第1及び第2の整流手段には従来の回路のような
瞬間的な充電電流が流れないので、これらも許容電流の
小さなもので足りる。更に本発明では断続手段のスイッ
チング速度に制約が無い。従って変成器9に供給する高
周波を、商用電源のそれに比べて2桁前後容易に高くす
ることが出来る。この高周波化に依り、変成器9は商用
電源周波数を昇圧するためのものに比べ遥かに小さなも
ので足りるようになる。
【0017】変成器9への電流Iの導通時間TD、不導
通時間THDは自由に設定できるので、電流、電圧及び
電力について、用途に応じた自由な波形制御が出来る。 レーザ励起用のキセノンランプ等は発熱量が大きく、水
による冷却を行なっているので、十分な絶縁を行なう必
要がある。本発明では変成器9により1次側と2次側が
分離されるので、励起光源及びその冷却系を商用電源及
び他の回路から容易に絶縁することが出来、感電に対す
る安全性をより高くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
である。
【図2】要求される制御波形の一例を示す線図である。
【図3】要求される制御波形とその波形を得るための変
成器への供給電流の一例を示す線図である。
【図4】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】 AC  商用電源 DC1  直流化出力 DC2  第2の整流手段出力 FH  高周波 1  第1の整流手段 3  断続手段 9  変成器 10,11  第2の整流手段 13  レーザ励起光源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  商用電源を直流化する第一の整流手段
    と、該直流化出力を断続して前記商用電源より高い周波
    数の高周波を発生する断続手段と、該高周波を伝達する
    変成器と、該伝達された高周波を整流する第二の整流手
    段を備え、該第二の整流手段出力によりレーザ励起光源
    を駆動することを特徴とするレーザ電源装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0887899A3 (en) * 1997-06-27 2000-07-19 Miyachi Technos Corporation Power supply apparatus for laser
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