[发明专利]用于激光器的电源电路

说明书

本发明涉及用于激光器的电源电路。

具体地，它涉及用于提供电能给固体激光器的泵浦灯的电源电路。

图1示意性示出了固体激光器设备。固体激光器介质1(诸如YAG棒)被设置在两个光谐振腔镜3和4之间的泵浦腔中，光谐振腔镜中的一个或两个都部分反射使得可以从这里发射出所产生的激光束。通过一个或多个泵浦装置泵浦棒1，为了清楚在附图中示出了通常的泵浦灯中的一个灯5。这些灯由电源6供电。

在图2中示出了典型的电源。尽管通过单相电源可得到类似的电源，但该图示出了使用三相交流电源的电源。有时候也使用DC电源。

三相AC交流电源21被施加到二极管整流器22，对于三相电源，二极管整流器可以包括6个二极管22A至22F。已整流的电流被施加到一个电容器或多个电容器组24中。电容器24充当能量贮存器并且该能量通过开关元件25的装置被提供给灯5。它可以是脉冲的或被连续供电。然后施加给灯的电能取决于开关频率的占空比和频率并可通过对其改变而变化。典型地，开关频率可以具有大约5～50KHz的量级但可以小于或大于该值。在开关25断开时，电感器27和电容器28使输出平滑且二极管26为电感器27中的电流提供路径。

然而，存在与该先前提出的电源相关的两个主要问题。首先，当电源接通时，或如果存在交流电源21的瞬时断路，则存在大的浪涌电流通过整流器进入电容器组。这可能导致损坏元件或使元件发生故障。其次，电源可能由于诸如在A点即在灯处例如由于灯的击穿而引起的对地短路的故障而被损坏。电路不提供或很少对其提供保护且该故障可能甚至损坏激光器泵浦腔本身。通过切断开关元件25(如果这能够足够快速完成)可以防止在B点诸如接地故障的故障。

在图3中示出了传统的灯电源的另一实例。除了还包括升压级(boost stage)之外它与图2的电路类似，例如除在整流器22和电感器31之间设置的电流传感器34之外该升压级包括电感器31、二极管32和另一个开关元件33。

这种升压级用来进一步稳定灯的电压。升压级使电容器组24两端的电压增加到略高于电源电压。这种电路通常被认为是基于图2的电路的改进，因为如果中断是使电容器组24两端的电压不降低到电源输入电压之下，它可帮助防止交流电源的瞬时中断。然而，仍可能在接通时易受浪涌电流的破坏，并仍可能由于A点接地故障而被破坏。

US 6,154,473公开了用于激光泵浦装置的电源。该电源受使用单相AC输入的限制并包括用于防止输出切换故障的装置。但它并不提供任何平稳起动保护。

本发明试图提供具有较好保护的改进的电源电路。

根据本发明，提供了一种用于激光器设备的电源电路，包括交流电源的输入端、能量存储装置、输出端、从输入端到输出端的相应的正路径和负路径、在负路径和正路径中都设置的开关，以及设置成在检测到故障状态时用于操作一个或两个开关的电流传感装置。

另一个开关的用户使即使在短路情况下能够进行完全保护。

优选地，设置差动电流传感器以检测电流不平衡，并且在检测到这种不平衡的情况下两个开关都起作用。

在一侧的开关优选地被安装在输入端和能量存储装置之间，且在对侧安装到输出端开关器件。

能量存储装置优选是一个电容器或电容器组。

本发明还提供了要求保护的使用电源电路的方法。

现在将参考附图仅通过实例描述本发明的实施例，其中：

图1示意性示出了激光泵浦腔；

图2示出了先前提出的电源配置；

图3示出了可选的先前提出的电源配置；

图4示出了根据本发明的电源配置；

图5示出了简化的电源电路；

图6示出了可选的电源装置；以及

图7和图8示意性示出了可选的差动电流传感器。

参考图4示出的电源，它包括许多与在图2和图3中示出的电路相类似的元件。特别是，功率输入端(在这种情况下通过整流器22施加的三相交流电源21)以电容器或电容器组24的形式应用于能量存储器并且这用于以连续(CW)或脉冲调制的激光模式为灯或其它泵浦装置5供电。代替三相电源，该电源可以是单相电源或甚至可以是DC电源或其它功率输入。灯5用于泵浦图1中示意性示出的类型的激光泵浦腔。二极管26、电感器27和电容器28平滑来自电容器组24的功率输出。图4示出了一个电路，在该电路中与图3的升压级类似的升压级用于改善性能且该升压级包括电感器31、二极管32、另外的开关元件33和电流传感器34。该电路包括与图2和图3的开关类似的开关25，它可以独立地用于防止诸如由于被断开而在B点接地故障的故障。