淺析一種CO2 激光電源各組成部分電路結(jié)構(gòu)

6 脈寬調(diào)制電路

脈寬調(diào)制電路如圖6所示，該環(huán)節(jié)僅由集成脈寬調(diào)制器N6及其外圍元器件構(gòu)成。為確保變換器安全，其過電流保護(hù)分成兩個(gè)層次來實(shí)施取樣：一個(gè)是變換器主電路(高壓包原邊)中的過電流(見以下6.4節(jié))，一個(gè)是高壓包副邊過電流(見以下6.5節(jié))，這兩個(gè)電流中有一個(gè)達(dá)到設(shè)定值，都會(huì)將電路推向限定狀態(tài)，限定其不會(huì)進(jìn)一步增加。

6.1 脈寬輸出端

N6脈寬調(diào)制器為TL494，兩路輸出級(jí)晶體管的集極分別為11腳和8腳，兩個(gè)調(diào)制脈寬(電角度相差180°)即由該二腳分別輸出，二射極與地相連。

6.2 截止控制

截止端為4腳(死區(qū)控制端)，當(dāng)控制電路未觸發(fā)時(shí)，圖8中的反相器N7A(2腳)輸出高電平至N6的4腳，即將輸出端關(guān)閉。當(dāng)誤差放大器的同相輸入端1腳上的反饋電壓升至最大時(shí)——等于或接近+5V時(shí)，N6也無脈寬輸出。

6.3 脈寬控制

脈寬控制端為2腳，控制電壓由IN處施加，經(jīng)電阻R29到達(dá)誤差放大器的反相輸入端2腳，該電壓值越大(小于5V)，輸出電壓就越高，與1腳電壓的作用正好相反。

6.4 過流保護(hù)Ⅰ(變換器主電路過電流取樣)

來自變換器主電路(高壓包原邊)中的過電流，流過電流互感器L3原邊時(shí)，副邊感生電壓，電位器RP3的可調(diào)端電壓經(jīng)R31作用于N6的16腳(誤差放大器的同相輸入端)，誤差放大器的反相輸入端15腳的電壓，由N6內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓+5V由13腳經(jīng)R27和R26的分壓值確定為2.5V，從而令輸出脈寬不能無限制地增加。與RP3并聯(lián)的電位器RP2的可調(diào)端，經(jīng)二極管VD18加到另一誤差放大器的同相輸入端1腳，其反相輸入端2腳電壓則由與R29聯(lián)通的功率控制端IN所設(shè)置的電壓值來決定。C24、C27分別并接于1腳和16腳上，有平抑尖峰干擾電壓的作用，增進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

6.5 過流保護(hù)Ⅱ (高壓包副邊過電流取樣)

高壓包副邊的負(fù)端經(jīng)R23接地，輸出電流增大時(shí)，R23上的壓降也增大。R21和R22串聯(lián)后與R23并聯(lián)，當(dāng)R22上的電壓高于2.5V時(shí)，基準(zhǔn)電源N5導(dǎo)通，限制了R23電壓不會(huì)快速增長(zhǎng)。RP1電位器也與R23并聯(lián)，其可調(diào)端電壓經(jīng)二極管VD21也并聯(lián)于1腳，限制輸出脈寬的增長(zhǎng)。

7 高壓輸出端開路保護(hù)電路

高壓輸出端開路保護(hù)電路如圖7所示。在實(shí)際操作中，常常會(huì)有一些疏忽，一種很大的疏忽就是——激光電源輸出端未與激光管連接就去開機(jī)，如果這時(shí)幾10 kV的高壓對(duì)地放電，操作人未發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)單相三線供電中的PE保護(hù)零線又未連通，圖2中的放電管VDF就會(huì)因?yàn)榉烹姇r(shí)間長(zhǎng)而毀壞。那么，高壓竄入機(jī)器電路，就會(huì)造成大面積的損壞，因?yàn)闄C(jī)器內(nèi)所采用的電子元器件實(shí)在是沒有幾個(gè)能承受得了幾10kV的高壓。這時(shí)要修理好設(shè)備，費(fèi)用可能比買一臺(tái)新的還要貴。因此，僅僅采用放電管來預(yù)防和保護(hù)機(jī)器還是不夠的。

7.1 高壓負(fù)極采樣

為了增添功能而又不增大體積和多少費(fèi)用，圖7的開路保護(hù)電路中沒有直接從輸出高壓端采樣，而是在T2高壓包的磁芯上繞了2匝附加繞組，再將其輸出電壓經(jīng)VD23—VD24整流橋整流(與高壓包副邊負(fù)極連通)分壓后，輸入運(yùn)放N8A的同相輸入端。

7.2 保護(hù)過程

在不開路情況下，R42上的電壓總是小于R44上的電壓，晶閘管SCR處于截止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)放N8B輸出低電平。高壓輸出端一旦開路，2匝繞組電壓驟然上升，N8A輸出電壓突升，SCR導(dǎo)通。N7B反相輸入端電壓降低，輸出端呈高電平(與圖6脈寬調(diào)制器N6的4腳直通)，N6輸出截止，激光電源停止運(yùn)行。由開路到實(shí)施保護(hù)，這過程小于1.5ms。但高壓包輸出端內(nèi)部并有電容，在無放電情況下，電容上的高壓泄放時(shí)間較長(zhǎng)，人身切勿急于觸及。