一種高精度具有電流調節功能的隔離氪燈高壓電源電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高精度具有電流調節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節功能，隔離調節線性度好；高性能的燈電流反饋控制，穩流精度高，長期工作穩定性好；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節功能的隔離氪燈高壓電源電路
技術領域
[0001]本發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節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，目前市場上大多數氪燈專用高壓電源普遍存在穩流精度低、穩定度差等缺點，導致激光器的激光強度不穩，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節，多數高壓電源的輸出與控制信號線性度差，造成雕刻、打孔等結果不準確，給控制帶來不便。
【發明內容】
[0003]鑒于現有技術存在的不足，本發明提供一種穩流精度高、調流線性度好、性能穩定可靠的高精度具有電流調節功能的隔離氪燈高壓電源電路。
[0004]本發明為實現上述目的，所采取的技術方案是，一種高精度具有電流調節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的另一個調零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調節端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內部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側的內部供電負端-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節端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中發光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側內部供電正端+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腳與調節端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的另一個調零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調節端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內部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側內部供電負端_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，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串聯后與電容C14并聯，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，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，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內部供電正端+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的另一端接輸出側基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯，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腳接控制及驅動電路中內部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發射極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動電路中控制芯片U2的5腳。
[0005]本發明的有益效果是: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節功能，隔離調節線性度好;高性能的燈電流反饋控制，穩流精度高，長期工作穩定性好;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為本發明電源電路的連接框圖；
圖2為本發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節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的另一個調零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調節端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內部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側的內部供電負端-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節端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中發光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側內部供電正端+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腳與調節端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的另一個調零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調節端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內部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側內部供電負端_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，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串聯后與電容C14并聯，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，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，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內部供電正端+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的另一端接輸出側基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯，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腳接控制及驅動電路中內部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發射極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，輸出占空比可調的方波信號脈沖，驅動MOS三極管Tl，進而驅動變壓器TRF。通過控制、調節U2芯片的電壓控制端5腳電位，調控控制芯片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，使外控的輸入側燈電流設定調節電壓Iadj，通過隔離變換，在輸出側去調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，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，其轉為低阻狀態，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，以及控制驅動電路等，完成對氪燈燈電流的控制，實現穩定的燈電流輸出。
【主權項】
1.一種高精度具有電流調節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的另一個調零端8腳接電位器RWl的另一個固定端2腳，電位器RWl的調節端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內部供電正端+Vccl，放大器U6的供電負端4腳接輔助供電電路中輸入側的內部供電負端-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節端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中發光管的陰極I腳，線性光電耦合器U8中發光管的陽極2腳接輔助供電電路中輸入側內部供電正端+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腳與調節端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的另一個調零端8腳接電位器RW2的另一個固定端2腳，電位器RW2的調節端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內部供電正端+Vcc2，放大器U7的供電負端4腳接輔助供電電路中輸出側內部供電負端_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，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串聯后與電容C14并聯，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，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，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內部供電正端+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的另一端接輸出側基準電壓端Vrl，電阻R29和電容C26并聯，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腳接控制及驅動電路中內部供電端Vcc，光電耦合器U4輸出三極管的發射極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
【發明人】宗思邈
【申請人】東文高壓電源（天津）股份有限公司