專利名稱：一種具有恒定功率充電的激光電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種激光電源裝置，尤其涉及到一種能夠實現恒定功率充電的 激光電源裝置。
背景技術：
激光，即Laser。激光以它獨特的單色性、相干性和方向性加上由此而來的 超高亮度、超短脈沖，給科學和技術將帶來了深刻的影響，伴隨光電產業(yè)的興 起，激光科學與技術將在不斷成熟和發(fā)展中逐漸成為光電產業(yè)的靈魂技術。目 前，激光已廣泛應用于通信、信息檢測、醫(yī)療和精密加工與軍事等許多領域。 而激光電源是激光裝置的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到整個激光器 裝置的技術指標。
傳統(tǒng)的激光充電電源通常采用以下兩種方式 一種是電網電壓經過橋式整流 直接向儲能元件充電，這種方式的優(yōu)缺點是電路簡單、成本低，但充電電壓隨 著電網電壓的變化而變化，從而影響激光器輸出能量的穩(wěn)定度，而且充電電壓 不能任意設定；另一種方式是電容器整流采用變壓器升降壓開關電源技術，這 種方法的優(yōu)點是儲能電容器電壓可以任意設定，但是功率因數太低，由于一般 采用固定電流或充電電流與電網電壓成正比的充電電路，電源輸出功率隨電網 電壓變化而變化，且成本較高。
傳統(tǒng)式的功率因數改善式電源一般都采用定電流充電的方式，但是通常工業(yè) 用電網的電壓變動范圍又非常大，由于電網電壓的變化會引起充電電路的充電 能力不足或過剩，影響激光輸出功率的穩(wěn)定性。同時，在負反饋放電系統(tǒng)出現 問題時，控制系統(tǒng)很難判斷負反饋控制是否工作正常。因此，激光電源的充電 功率始終保持一定就顯得非常重要。

發(fā)明內容
鑒于以上問題，有必要提供一種功率恒定的激光充電電源裝置，解決電網電 壓的變化而引起充電電路充電能力不足或過剩，影響激光輸出功率的穩(wěn)定性。
本發(fā)明所釆用的技術方案是 一種具有恒定功率充電的激光電源裝置，包括一 整流電路， 一濾波電路， 一功率充電模塊；所述整流電路對外部電網電壓進行 整流，得到一單方向大脈動直流電壓；所述濾波電路對所述整流電路產生的單 方向大脈動直流電壓進行濾波，得到一較平滑的脈動小的直流電壓；所述功率 充電模塊與所述整流電路以及所述濾波電路連接，并利用所述濾波電路產生的 平滑的脈動小的直流電壓對外部儲能元件進行克電；所述激光電源裝置還包括 一檢測模塊、 一開關控制模塊以及一功率控制模塊；所述檢測模塊對所述功率 充電模塊進行檢測，并產生一檢測信號；所述開關控制模塊接收所述檢測模塊 產生的檢測信號，并產生一開關控制信號；所述功率控制模塊接收所述開關控 制才莫塊所產生的開關控制信號并產生一功率控制信號，同時以所述功率控制信 號對所述儲能元件的充電功率進行調試控制，使儲能元件的充電功率保持穩(wěn)定。
作為實現本發(fā)明的一種實施方式所述的調試模塊包括一電流檢測電路、一 電壓轉換電路、 一脈寬調制電路以及一執(zhí)行電路；所述電流檢測電路用于檢測 功率充電模塊的電流變化值，并產生一電流檢測信號；所述電壓轉換電路與所 述濾波電路連接，并根據所述濾波電路產生的平滑的脈動小的直流電壓，產生 一個與所述外部電網電壓成反比的電壓信號，所述的電壓轉換電路包括一模擬 乘法器所組成的電路以及一運算放大器所組成的電路。所述脈寬調制電路與所 述電流檢測電路和所述電壓轉換電路連接，并根據所述電流檢測電路產生的電 流檢測信號以及所述電壓轉換電路產生的電壓信號，產生一脈寬調制信號；所 述執(zhí)行電路與所述脈寬調制電路連接，并根據所述脈寬調制電路產生的脈寬調 制信號對功率充電模塊進行調制。
作為實現本發(fā)明的另一種實施方式所述的調試模塊包括一電流檢測電路、 一乘法電路、 一功率比較電路、 一脈寬調制電路以及一執(zhí)行電路；所述電流檢 測電路用于檢測功率充電模塊的電流變化值，并產生一電流檢測信號；所述乘法電路與所述濾波電路和所述電流檢測電路相連接，并根據所述濾波電路產生 的平滑的脈動小的直流電壓以及所述電流檢測電路產生電流檢測信號，把所述 的直流電壓和所述的電流檢測信號進行相乘產生一功率信號；功率比較電路根 據所述乘法電路產生的功率信號與預先設置的功率進行比較，得到一功率比較
信號；脈寬調制電路根據功率比較電路所產生的功率比較信號，產生一脈寬調 制信號；所述執(zhí)行電路與所述脈寬調制電路連接,并根據所述脈寬調制電路產
生的脈寬調制信號對功率充電才莫塊進行調制。
本發(fā)明能夠實現激光充電電壓裝置的充電功率恒定，解決因電網電壓的變化 而引起功率充電模塊充電能力不足或過剩的問題，整個電路結構簡單易于實現。


圖1為本發(fā)明具有恒定功率充電的激光電源裝置的系統(tǒng)結構框圖2為本發(fā)明具有恒定功率充電的激光電源裝置的一種實施方式的結構框圖3本發(fā)明具有恒定功率充電的激光電源裝置的另一種實施方式的結構框圖。
具體實施例方式
如圖1本發(fā)明具有恒定功率充電的激光電源裝置的系統(tǒng)結構框圖所示。本發(fā) 明的激光電源裝置由功率充電模塊10、檢測模塊20、開關控制模塊30、功率控 制模塊組成。功率充電模塊10與整流電路50以及濾波電路60相連接，整流電 路50主要用于對外部電網電壓進行整流，得到一個單方向大脈動直流電壓，濾 波電路60用于對整流電路50產生的單方向大脈動直流電壓進行濾波，得到一 個較平滑的脈動小的直流電壓，功率充電模塊10利用濾波電路60產生的平滑 的脈動小的直流電壓對外部儲能元件進行充電。外部儲能元件包括一些電容、 電感等等儲能元件。
檢測模塊20用于對功率充電模塊10進行檢測，并產生一檢測信號。檢測模 塊20可以是一電壓檢測電路模塊或者電流檢測電路模塊，電壓檢測電路模塊或者電流檢測電路模塊可以根據功率充電模塊10線路上的電壓信號或者電流信號 進行一檢測并產生電壓或者電流檢測信號。
開關控制模塊30接收檢測模塊產生20的檢測信號，并產生一個開關控制信 號。開關控制模塊30在具體實施方式
中可以是繼電器或者光電耦合器所組成的 電路。光電耦合器是用LED或激光二極管作觸發(fā)器件，以可控硅或晶體管作為 開關器件，具有使用壽命長、速度快、噪音低、觸發(fā)電壓低、價格低等優(yōu)點， 但也有通過的電流小、電壓低等缺點。繼電器是用電磁感應原理，將磁場力通 過微型機械傳動機構轉換成機械力，從而帶動觸點的吸合與斷開。由于其是通 過金屬觸點來傳送控制電壓或電流，因此可以通過大電流與高電壓，但也具有 金屬觸點易燒蝕、使用壽命短、體積大、有電磁噪音等缺點。
功率控制模塊40接收開關控制模塊30所產生的控制信號，并產生一功率控 制信號，同時以功率控制信號對儲能元件的充電功率進行調試控制，使儲能元 件的充電功率保持穩(wěn)定。
具體功率控制功能模塊可以參考如圖2為本發(fā)明具有恒定功率充電的激光電 源裝置的一種實施方式的結構框圖400。功率控制模塊包括一整流電路50、 一 濾波電路60、 一電壓轉換電路401、 一電流檢測電路402、 一脈寬調制電路403、 一執(zhí)行電路404。
整流電路50主要用于對外部電網電壓進行整流，得到一個單方向大脈動直 流電壓，濾波電路60用于對整流電路50產生的單方向大脈動直流電壓進行濾 波，得到一個較平滑的脈動小的直流電壓。電壓轉換電路401與濾波電路60相 連接，主要用于根據濾波電路60產生的平滑的脈動小的直流電壓，產生一個與 外部電網電壓成反比的電壓信號。電壓轉換電路401包括一模擬乘法器4010所 組成的電路以及一運算放大器4011所組成的電路。在本發(fā)明的具體實施例中模 擬乘法器4010可以是RC4200、 NJM4200、 SIC4200、 AD843、 MLT074等芯片， 所使用的運算放大器可以是TL074、 LM324、 UPC4074等芯片。
電流檢測電路402主要用于檢測功率充電模塊10的電流變化值，并產生一 電流檢測信號。在本發(fā)明的具體實施例中電流檢測電路402.可以使用霍爾電流傳感器等等之類的一些檢測電路。
脈寬調制電路403與電壓轉換電路401和電流檢測電路402相連接，主要用
于根據電流檢測電路402產生的電流檢測信號以及電壓轉換電路401產生的電
壓信號，產生一脈寬調制信號。在本發(fā)明的實施例中脈寬調制電路所使用的調
制芯片可以是TL494UPC494、 UC3842、 UC3844等芯片。
執(zhí)行電路404與脈寬調制電路相403連接，主要用于根據脈寬調制電路403 產生的脈寬調制信號對功率充電模塊IO進行調制。執(zhí)行電路404包括一控制開 關管，并利用脈寬調制電路403產生的脈寬調制信號對控制開關管進行調試， 達到功率穩(wěn)定的目的。
具體功率控制模塊功能模塊還可以參考如圖3本發(fā)明具有恒定功率充電的激 光電源裝置的另一種實施方式的結構框圖410。功率控制^f莫塊在本具體實施方式
中包括一整流電路50、 一濾波電路60、 一電流檢測電路411、 一乘法電路412、 一功率比較電路413、 一脈寬調制電路414、 一執(zhí)行電路415。
整流電路50主要用于對外部電網電壓進行整流，得到一個單方向大脈動直 流電壓，濾波電路60用于對整流電路50產生的單方向大脈動直流電壓進行濾 波，得到一個較平滑的脈動小的直流電壓。
電流檢測電路411主要用于檢測功率充電模塊10的電流變化值，并產生一 電流檢測信號。在本發(fā)明的具體實施例中電流檢測電路402可以使用霍爾電流 傳感器等等之類的一些檢測電路。
乘法電路412與濾波電路60以及電流檢測電路411相連接。乘法電路412 主要用于根據濾波電路60所產生的平滑的脈動小的直流電壓以及電流檢測電路 412所產生的電流檢測信號，同時并把直流電壓和電流檢測信號進行相乘產生一 功率信號。
功率比較電路413與乘法電路412相連接。功率比較電路413主要用于根據 所述乘法電路產生的功率信號與預先設置的功率進行比較，得到 一功率比較信脈寬調制電路414與功率比較電路413相連接。主要用于根據功率比較電路 413產生的功率比較信號，產生一脈寬調制信號。在本發(fā)明的具體實施例中脈寬 調制電路所使用的調制芯片可以是TL494UPC494、 UC3842、 UC3844等芯片。
執(zhí)行電路415與脈寬調制電路414相連接。主要用于根據脈寬調制電路414 產生的脈寬調制信號對功率充電模塊IO進行調制。執(zhí)行電路415包括一控制開 關管，并利用脈寬調制電路414產生的脈寬調制信號對控制開關管進行調試， 達到功率穩(wěn)定的目的。
權利要求
1、一種具有恒定功率充電的激光電源裝置，包括一整流電路，一濾波電路，一功率充電模塊；所述整流電路對外部電網電壓進行整流，得到一單方向大脈動直流電壓；所述濾波電路對所述整流電路產生的單方向大脈動直流電壓進行濾波，得到一較平滑的脈動小的直流電壓；所述功率充電模塊與所述整流電路以及所述濾波電路連接，并利用所述濾波電路產生的平滑的脈動小的直流電壓對外部儲能元件進行充電；其特征在于所述電源裝置還包括一檢測模塊、一開關控制模塊以及一功率控制模塊；所述檢測模塊對所述功率充電模塊進行檢測，并產生一檢測信號；所述開關控制模塊接收所述檢測模塊產生的檢測信號，并產生一開關控制信號；所述功率控制模塊接收所述開關控制模塊所產生的開關控制信號并產生一功率控制信號，同時以所述功率控制信號對所述儲能元件的充電功率進行調試控制，使儲能元件的充電功率保持穩(wěn)定。
2、 如權利要求1所述的激光電源裝置，其特征在于所述的功率控制模塊包括 一電流檢測電路、 一電壓轉換電路、 一脈寬調制電路以及一執(zhí)行電路； 所述電流檢測電路用于檢測功率充電模塊的電流變化值，并產生一電流檢測信 號；所述電壓轉換電路與所述濾波電路連接，并根據所述濾波電路產生的平滑的脈 動小的直流電壓，產生一個與所述外部電網電壓成反比的電壓信號； 所述脈寬調制電路與所述電流檢測電路和所述電壓轉換電路連接，并根據所述 電流檢測電路產生的電流檢測信號以及所述電壓轉換電路產生的電壓信號，產 生一脈寬調制信號；所述執(zhí)行電路與所述脈寬調制電路連接，并根據所述脈寬調制電路產生的脈寬 調制信號對功率充電模塊進行調制。
3、 如權利要求1所述的激光電源裝置，其特征在于所述的功率控制模塊包括 一電流檢測電路、 一乘法電路、 一功率比較電路、 一脈寬調制電路以及一執(zhí)行 電路；所述電流檢測電路用于檢測功率充電模塊的電流變化值，并產生一電流檢測信號；所述乘法電路與所述濾波電路和所述電流檢測電路相連接，并根據所述濾波 電路產生的平滑的脈動小的直流電壓以及所述電流檢測電路產生的電流檢測信 號，同時把所述的直流電壓和所述的電流檢測信號進行相乘，用以產生一功率 信號；功率比較電路根據所述乘法電路產生的功率信號與預先設置的功率進行比 較，得到一功率比車i信號；脈寬調制電路根據功率比較電路所產生的功率比較信號，產生一脈寬調制信所述執(zhí)行電路與所述脈寬調制電路連接，并根據所述脈寬調制電路產生的脈 寬調制信號對功率充電^^莫塊進行調制。
4、 如權利要求1所述的激光電源裝置，其特征在于所述的儲能元件包括電容、 電感。
5、 如權利要求l所述的激光電源裝置，其特征在于所述檢測模塊所產生的檢 測信號包括電壓檢測信號、電流檢測信號。
6、 如權利要求1所述的激光電源裝置，其特征在于所述的開關控制模塊包括 繼電器、光耦電路。
7、 如權利要求2所述的激光電源裝置，其特征在于所述的電壓轉換電路包括 一模擬乘法器所組成的電路以及一運算放大器所組成的電路。
8、 如權利要求2或3所述的激光電源裝置，其特征在于所述的電流檢測電路 包括一霍爾電流傳感器。
9、 如權利要求2或3所述的激光電源裝置，其特征在于所述的執(zhí)行電路包括 一控制開關管。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種能夠實現恒定功率充電的激光電源裝置。該激光電源裝置包括整流電路，濾波電路，功率充電模塊、檢測模塊、開關控制模塊以及功率控制模塊。整流電路對外部電網電壓進行整流，得到一脈動直流電壓。濾波電路對整流電路產生的脈動直流電壓進行濾波，得到較平滑的脈動小的直流電壓。功率充電模塊利用濾波電路產生的直流電壓對儲能元件進行充電。檢測模塊對功率充電模塊進行檢測，產生檢測信號。開關控制模塊接收檢測模塊產生的檢測信號，產生一開關控制信號。功率控制模塊接收開關控制模塊所產生的開關控制信號并產生一功率控制信號，同時以該功率控制信號對儲能元件的充電功率進行調試控制，使儲能元件的充電功率保持穩(wěn)定。
文檔編號H02J15/00GK101626167SQ20081006835
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權日2008年7月8日
發(fā)明者牛增強 申請人:深圳市聯(lián)贏激光設備有限公司