[发明专利]激光电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及对激光振荡用的激励灯供给电力的激光电源装置。

背景技术

在激光加工中使用的YAG激光器等固体激光装置点亮激励灯，通过其光能激励YAG棒等固体激光介质来引起激光振荡。

在这种激光装置中使用的电源装置一般具备：对工业用电频率的交流进行整流来变换为直流的整流电路；积蓄来自该整流电路的直流电力的电容器；释放在该电容器中积蓄的电能，对激励灯供给灯电流即驱动电流的灯驱动电路。

图10中表示在固体激光装置中使用的现有的简易型激光电源装置的电路结构。在该激光电源装置中，输出端子[OUT_a，OUT_b]分别连接到激光振荡部的激励灯(未图示)的两电极端子。

输入侧的三相整流电路100对来自三相交流电源端子[S，T，U]的工业用电频率的三相交流进行整流来变换为直流。在该三相整流电路100和电容器102之间串联连接线圈104、电阻106以及第1断续器108，并且与电阻106以及第1断续器108并联地连接了第2断续器110。

在电容器102和输出端子[OUT_a、OUT_b]之间串联连接灯驱动用的开关元件112以及扼流线圈(choke coil)114，并且与扼流线圈114以及激励灯并联地连接了续流二极管(flywheel diode)116。当开关元件112接通时电容器102放电，其放电电流作为灯电流i_d，流过电容器102、开关元件112、扼流线圈114以及激励灯的闭合电路。当开关元件112断开时，电容器102的放电中断，但是回流电流作为灯电流i_d在扼流线圈114、激励灯以及续流二极管116的闭合电路中流动。由此，不中断地持续流过灯电流i_d，使激励灯连续点亮，可以从激光振荡部获得连续振荡的激光。通过开关控制电路118的开关控制，开关元件112以一定的频率例如20kHz进行接通、断开。

控制部120通过充电电压测定电路122监视电容器102的充电电压V_C，同时控制装置内的各部，特别是断续器108、110的接通、断开以及开关控制部(112、118)的开关动作。

在该激光电源装置中，当将电容器102从无充电状态充电到设定电压时，在停止开关元件112的开关动作的状态下将第2断续器110保持为断开状态，将第1断续器108接通。于是，直流的充电电流i_c从三相整流电路100的输出端子经由线圈104、电阻106以及第1断续器108流入电容器102，电容器102的端子间电压、即充电电压V_c上升。此时，电阻106作为防止突入电流从线圈104流过电容器102的限流电阻而工作。控制部120通过充电电压测定电路122监视电容器102的充电电压V_c，在充电电压V_c达到接近设定值V_S的时刻将第2断续器110接通。由此，线圈104和电容器102经由第2断续器110被短路。以后，来自三相整流电路100乃至线圈104的充电电流i_d通过第2断续器110被提供给电容器102。第1断续器108在此时刻可以被切换为断开状态，但是也可以保持原来的接通状态。

控制部120当电容器102的充电电压V_c达到设定值V_S时，例如当从手动式的启动开关或工件搬运装置等外部装置取得启动信号ST时，对其进行应答来使开关控制电路118工作。开关控制电路118对开关元件112进行开关控制，以使灯电流i_d以预定的电流值流过激励灯。这样，电容器102向激励灯侧供给灯电流i_d，另一方面，从三相整流电路100经由线圈104以及第2断续器110向电容器102供给充电电流i_c，以便通过灯电流i_d的供给来填补从电容器102放出的电能。

上述的简易型激光电源装置由必要的最小限度的电路结构构成，电力损失少，因此具有廉价、效率高的优点。然而，抗负载变化的能力弱，特别是当灯电流i_d急剧增大时，电容器102的充电电压V_C急剧降低，从线圈104向电容器102流动的充电电流i_c急剧增大，变为突入电流。通过这种突入电流，存在线圈104、断续器110、电容器102容易损坏、或者交流电路上的熔丝(保险丝)124频繁地熔断这样的问题。