资源描述：
《恒功率激光脉冲电源的设计_张红燕.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、山西电子技术应用实践2010年第1期文章编号:1674-4578(2010)01-0007-02恒功率激光脉冲电源的设计12张红燕,樊东红(1.贺州学院物理与电子信息系,广西贺州542800;2.钦州学院物理与电子工程系,广西钦州535000)摘要:设计与实现了用于激光切割机的脉冲电源,采用功率器件IGBT构成功率驱动单元,利用单片机实现电流的恒功率算法快速控制输出电流,并对功率器件IGBT进行安全可靠的保护。该电源工作频率在超声频段,无电流噪声,输出电流的波纹极小,电流稳定度高。关键词:脉冲电源;恒功率;单片机;IGBT中图分类号:TN867文献标识码:
2、A及后级输出单元,可使电源工作效率达95%以上。前级功0引言率控制单元采用专用恒流控制模块实现快速电流控制,并对目前激光切割机中主要使用大功率二氧化碳激光器和功率器件IGBT进行安全可靠的保护,电源输出电流的波纹Nd:YAG激光器,使用计算机软件控制工件或激光束运动,极小,电流稳定度高。电源工作频率在超声频段,无电流噪辅以高压气体。激光切割技术已广泛应用到各种领域,激光声。后级采用恒频恒脉宽功率输出,单片机8051F020采样[1,2]电源的研究与设计也引起了人们的重视。脉冲激光电前级输出的电流及电压值,可得到前级输出功率P=U*I,源是专门为脉冲Nd:Y
3、AG激光器设计的电源,内部是由单片而后级是恒频恒脉宽输出,所以只要控制前级的功率输出与机控制,通过触摸式操作面板选择激光输出功率、频率和脉设定一致,就可实现脉冲电源的恒功率输出。宽等参数,是多功能激光切割机的理想配置,具有误操作和1.1引燃点灯电原理超温自动保护等功能。脉冲激光电源实现了非线性化,取代根据氙灯管的伏安特性曲线,需要一个一万伏左右的高了线性倍压整流技术,使得整体的转换效率、体积、重量及充压脉冲将氙灯管的气体击穿,并使工作电流大于最低燃弧电放电时间等重要参数均有了较大的改善。[3]流(I1),这时氙灯被点燃,工作电流越大发光越强。引燃点数字与模
4、拟共存是电源的发展趋势,只有充分发挥数灯电原理图见图2,约1600V的交流电源经二极管D2整流字和模拟的各自优势,才能设计出高性能的电源解决方案。后通过R11、R10、L2向C8、C7充电,点灯时J3-2接通,C8上本文设计的就是一种模拟与数字相结合的激光脉冲电源,其的电能通过高压包B1的原边急速释放时,高压包的副边输输出的频率:20Hz~1000Hz;脉冲宽度t:30Ls~999Ls;平出一个高压脉冲,将氙灯管的气体击穿。由于这一高压脉冲均功率P:0.5kW~8kW,输出电压范围:200V~400V。的能量很小,击穿电流不足以维持到C4、C5放电,故而接
5、入1脉冲电源的设计原理了C7和L2维持放电电流到C4、C5放电为止。C4、C5放电激光切割机脉冲电源采用单片机技术对电流设定、逻辑后恒流源开始工作,提供工作电流,这时点灯成功。如果点功能及接口信号进行控制,并使调试、检测更简单。考虑电灯失败,工作电流为零,自动点灯装置将断开J3-2,重新向磁兼容问题,在供电电源进线采用LC元件减少内外的电磁C8、C7充电,并在点灯保护延时时间内重复点灯过程,直至串扰。外接口采用光电隔离或共模抑制比较好的输入输出点灯成功为止。引燃点灯电原理图如图2所示。方式,提高抗干扰能力。脉冲电源的电路总框图如图1。图1电路总框图脉冲电源
6、采用两级功率器件IGBT构成前级功率控制图2引燃点灯电原理图收稿日期:2009-10-10修回日期:2009-10-27作者简介:张红燕(1978-),女,山东临清人,硕士,讲师,主要研究方向:电子设计、粒子滤波在移动通信中的应用等。8山西电子技术2010年1.2电源的电流调节⊿t=S/T=S@f.(3)采用独特的PWM控制技术,通过专用智能恒流模块来公式三:峰值功率为p,实施。电流调节原理图见图1,通过控制IGBT1导通和截止p=P/⊿t=J/S.(4)来调节电流的大小。IGBT1工作在脉宽调节的开关状态,当采用C8051F020单片机来实现数据的运算及
7、整个电源它开通时间加长,关断时间变短时,电流则增大;反之电流则的控制。由公式一可知,当前级输出功率P恒定且后级输出减小。智能恒流模块根据霍尔电流传感器反馈的实际电流频率f及脉宽恒定时,整个脉冲电源的输出也是恒定的。值、实际电流的上升斜率以及给定电流值来快速调节IGBT1C8051F020单片机提供12位的DA及AD接口,前级的电导通和截止的时间,实现高速电流内环的闭环控制。在此基础压、电流值可通过相应的采样电路从12位AD口转化为对上,本电源引入的高精度的电流外环可对电流实施精密控制。应的数值:输入电压UI、输入电流II。经单片机与设定的功率值比较,通过电
8、流PID运算得到一个控制电流输出值IO,由DA接口输出一相应的模拟
