CN107171554B - 脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，包括整流电路、储能电容、升压电路、整流电压采样电路、储能电容电压采样电路、电压调节控制电路；整流电路的输出正极连接储能电容的负极，升压电路的输出端与储能电容的正极连接；电压调节控制电路包括差分放大器；通过整流电压采样电路采集整流电路输出正极的电压输入差分放大器；储能电容电压采样电路采集储能电容正极电压输入差分放大器；电压调节控制电路根据差分放大器输出的反馈电压来控制升压电路的运行和停止，从而控制储能电容电压的宽范围调节，可以实现储能电容电压的宽范围调节，即可大于或等于整流输出的电压，也可小于整流输出的电压，并且功率器件少，体积大幅减小。

Description

脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源

技术领域

本发明涉及激光电源技术领域，具体涉及一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源。

背景技术

脉冲氙灯泵浦激光器广泛应用于激光焊接，用于脉冲氙灯泵浦激光器的电源一般简称激光焊接电源。激光焊接电源是脉冲氙灯泵浦YAG激光器的能源，它向氙灯泵浦激光器提供泵浦能量，控制激光输出的能量，是一种用于氙灯泵浦YAG激光焊接机的电源装置，应用于首饰激光焊接机、模具激光焊接机和自动化激光焊接机等激光焊接设备。在激光焊接应用中，单次脉冲激光能量的波形影响焊接效果，脉冲氙灯泵浦YAG激光焊接电源的常用功率范围为1KW至20KW，脉冲电流范围30A至400A，脉冲宽度1毫秒至20毫秒。

现有用于脉冲氙灯泵浦激光器的电源有两种方式：A调流方式，工频交流电经过半波倍压整流滤波后，用开关斩波模块与空心电感控制氙灯的脉冲电流，滤波电容总容量达2万uF以上，对电网冲击干扰很大，空心电感的电磁辐射非常大；B调压方式，要求储能电容电压调节范围100V至500V，工频交流电直接整流滤波后，用半桥或者全桥电路进行调压，需要大功率的储能变压器、大功率谐振电感和谐振电容，电路复杂，功率器件过多，体积大，重量大，电网干扰比较大，成本过高。

综上所述，目前激光焊接机电源电磁兼容性差，体积大，成本高。当前国家电网正在推行新的电磁兼容标准，电源的效率、体积、重量、抗干扰性、纹波等都提出了全新的要求。传统的激光焊接电源功率损耗大，电路零件过多，效率低，电网干扰大，体积庞大。随着激光焊接技术的不断发展，使得激光焊接电源要求效率越来越高、体积越来越小，给电源设计提出了新的难题。因此，电磁干扰小、电磁兼容性高、高效率、小体积的激光焊接调压电源将成为发展的主流。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，可以实现储能电容电压的宽范围调节，即可大于或等于整流输出的电压，也可小于整流输出的电压，并且功率器件少，体积大幅减小。

本发明提供了一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，包括：整流电路、储能电容、升压电路、整流电压采样电路、储能电容电压采样电路、电压调节控制电路；所述整流电路的输入端连接交流电源，所述整流电路的输出正极连接储能电容的负极，所述整流电路的输出负极接地；所述升压电路的输入端与所述整流电路的输出正极连接，所述升压电路的输出端与所述储能电容的正极连接，所述升压电路的控制端与所述电压调节控制电路连接；所述电压调节控制电路包括差分放大器；所述整流电压采样电路的采样端连接所述整流电路的输出正极，所述整流电压采样电路的输出端与所述差分放大器的负输入端连接；所述储能电容电压采样电路的采样端连接所述储能电容的正极，所述储能电容电压采样电路的输出端与差分放大器的正输入端连接；所述电压调节控制电路根据所述差分放大器输出的反馈电压来控制所述升压电路的运行和停止，从而控制所述储能电容电压的宽范围调节。

本发明中，储能电容的正极分别与续流二极管的负极连接，储能电容的负极和整流电路的输出正极连接，使得储能电容两端的电压差值可大于或等于整流电路输出的电压，也可小于整流电路输出的电压，储能电容的电压调节范围最低可以达到0V，储能电容可调电压的最高值取决于功率开关器件和储能电容的耐压值。相比现有技术中的调压方式，本实施例的方案能提供更宽的电压调节范围。

优选地，包括至少两路所述升压电路，每一路所述升压电路的输入端均与所述整流电路的输出正极连接，每一路所述升压电路的输出端均与所述储能电容的正极连接，每一路所述升压电路的控制端与所述电压调节控制电路连接，所有所述升压电路的输出端均通过高压吸收电容与所述整流电路的输出负极连接。

优选地，所述升压电路包括储能电感、续流二极管、开关管，所述储能电感的一端为所述升压电路的输入端，所述储能电感的另一端通过所述开关管连接所述整流电路的输出负极，所述开关管的控制端为所述升压电路的控制端，所述续流二极管的正极与所述储能电感的另一端连接，所述续流二极管的负极与所述储能电容的正极连接；所述储能电感与所述续流二极管之间串接有电流传感器，所述电流传感器检测所述升压电路中的电流信号，并发送给所述电压调节控制电路；所述电压调节控制电路根据所述整流电压采样电路输出的电压波形信号和所述升压电路的电流信号比较结果，输出用于控制所述开关管的脉冲调制信号，使所述升压电路的电流波形和所述交流电源的电流波形同步。

优选地，所述电压调节控制电路产生多路相互交错的控制信号给所述升压电路的控制端。

优选地，所述电压调节控制电路包括：脉冲发生器、分频器、多个第一比较器、多个脉宽控制器、多个驱动器；所述第一比较器、所述脉宽控制器、所述驱动器的数量与所述升压电路的数量相同，所述分频器的信号输出端的数量与所述升压电路的数量相同；所述脉冲发生器的脉冲输出端与所述分频器的时钟输入端连接，所述分频器的一个信号输出端连接一个所述脉宽控制器的时钟输出端，所述脉宽控制器的输出端通过所述驱动器与所述开关管的控制端连接，所述第一比较器的负输入端连接所述电流传感器的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述整流电压采样电路的输出端，所述第一比较器的输出端连接所述脉宽控制器的使能端。

优选地，还包括操作界面，用户可通过操作界面修改电压设定值，操作界面将电压设定值发送给所述电压调节控制电路；所述电压调节控制电路还包括第二比较器，所述第二比较器的负输入端连接所述差分放大器的输出端，所述第二比较器的正输入端连接电压设定值的输出端，所述第二比较器的输出端与所述分频器的使能端连接。

优选地，所述整流电路的输出正极和所述整流电路的输出负极间连接有高频滤波电容。

优选地，所述储能电容由多个电解电容并联或者串并联组成。

优选地，所述高压吸收电容为金属化薄膜电容。

与现有技术相比，本发明提供的调压电源采用交错式并联升压，降低了每一路功率管和储能电感中的电流，且电路中功率开关器件少，无空心电感产生的电磁辐射，结构简单、体积小、电磁干扰小、效率高，因此，电源功率因素高，电磁兼容性好，能够有效提高激光焊接机的电光效率。另外，省略了现有技术中的缓充电的电阻和接触器，没有整流滤波的大电解电容，储能电感体积大幅减小，具有成本低等优势，同时由于交流电源电流波形和电压波形同步，输入电源的电流波形为正弦波，使电源的电磁干扰降到最小。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机调压电源的电路图；

图2为本发明实施例所提供的电压调节控制电路的电路图；

图3为本发明实施例所提供的另一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机调压电源的电路图；

图4为分频器输出的两路脉冲信号；

图5为驱动器Q1和驱动器Q2输出的控制信号；

图6为储能电感L1和储能电感L2中的电流波形；

图7为整流电路输出的电压波形和电流波形。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，包括：整流电路1、储能电容C3、升压电路2、整流电压采样电路3、储能电容电压采样电路4、电压调节控制电路5。

图1只示出了部分电压调节控制电路，其余部分在图2中示出。图1和图2中电路的连接用相同的网络标识表示。

整流电路1的输入端L、N连接交流电源，交流电源一般为220V的交流电，整流电路1的输出正极11连接储能电容C3的负极，整流电路1的输出负极12接电源参考地。

升压电路2的输入端21与整流电路1的输出正极11连接，升压电路2的输出端22与储能电容C3的正极连接，升压电路的控制端与电压调节控制电路连接。

电压调节控制电路5包括差分放大器U1。整流电压采样电路3的采样端31连接整流电路1的输出正极11，整流电压采样电路3的输出端ZLBX与差分放大器U1的负输入端连接。储能电容电压采样电路4的采样端41连接储能电容C3的正极，储能电容电压采样电路4的输出端DRDY与差分放大器U1的正输入端连接。电压调节控制电路5根据差分放大器U1输出端FKDY输出的反馈电压来控制升压电路2的运行和停止，从而控制储能电容C3电压的宽范围调节。

整流电路1的输出正极11和整流电路1的输出负极12间连接有高频滤波电容C1。整流电路1中的整流桥优选为GBPC5010，高频滤波电容C1优选为2uF275VAC的CBB电容。储能电容C3优选为2个500V6800uF的电解电容并联，以提高储能电容存储电能的能力。

如图1所示，升压电路2包括储能电感L1、续流二极管D1、开关管T1，储能电感L1的一端为升压电路2的输入端21，储能电感L1的另一端通过开关管T1连接整流电路1的输出负极11，开关管T1的控制端QD1为升压电路2的控制端，续流二极管D1的正极与储能电感L1的另一端连接，续流二极管D1的负极与储能电容C3的正极连接。储能电感L1与续流二极管D1之间串接有电流传感器HG1，电流传感器HG1检测升压电路2中的电流信号，并发送给电压调节控制电路5。电压调节控制电路5根据整流电压采样电路3输出的电压波形信号和升压电路2的电流信号比较结果，输出用于控制开关管T1的脉冲调制信号，使升压电路2的电流波形和交流电源的电流波形同步。D1负极和整流电路1的输出负极11间还接有高压吸收电容C2。

其中，高压吸收电容C2用于限制开关管的电压上升速度，防止开关管过压损坏，高压吸收电容C2优选1200V 1uF的金属化薄膜电容。储能电感L1和L2优选铁硅铝环形铁硅铝电感。电流传感器HG1和HG2优选200:1的电流互感器。开关管T1和T2优选IGBT管K40T1203。续流二极管D1和D2优选快恢复二极管RHRG75120。

整流电压采样电路3的优选实施方式如图1所示，电阻R1一端连接整流的输出正极，另一端连接作为输出端ZLBX与差分放大器U1的负输入端连接。

储能电容电压采样电路4的优选实施方式如图1所示，电阻R3和R4串联连接，从R3和R4的连接处引出线路作为储能电容电压采样电路4的输出端DRDY，输出端DRDY连接差分放大器U1的正输入端。

电压调节控制电路5的作用是获取调压电源中的各项参数指标，如：整流电压采样电路3输出的整流电压V1，储能电容电压采样电路4输出的储能电容C3正极端的电压V2，电流传感器HG1输出的储能电感L1的电流信号I1，通过操作界面9输出的电压设定值Vr等。通过上述参数指标，根据预先设定的逻辑控制升压电路2的运行和停止，从而控制储能电容C3电压的宽范围调节。能够实现上述逻辑控制的电路都可以用于本实施例中，因此，在此处不限定电压调节控制电路5的具体结构。

为了降低成本，实现高效的控制，本实施提供了电压调节控制电路5的优选实施例方式，如图2所示，电压调节控制电路5包括脉冲发生器U2，分频器U3，第一比较器U5、U6，脉宽控制器PWM1、PWM2，驱动器Q1、Q2，第二比较器U4。脉冲发生器U2的脉冲输出端O与分频器U3的时钟输入端CLK连接，分频器U3的信号输出端Q连接脉宽控制器PWM1的时钟输出端CLK，脉宽控制器PWM1的输出端Q通过驱动器Q1与开关管T1的控制端QD1连接。第一比较器U5的负输入端连接电流传感器HG1的输出端DL1，第一比较器U5的正输入端连接整流电压采样电路3的输出端ZLBX，第一比较器U5的输出端连接脉宽控制器PWM1的使能端第二比较器U4的负输入端连接差分放大器U1的输出端FKDY，第二比较器U4的正输入端连接电压设定值的输出端SDZ，第二比较器U4的输出端与分频器U3的使能端/>连接。由于本实施例的调压电源中只有一路升压电路2需要控制，因此，为节省器件，实际的电压调节控制电路5中，不需要第一比较器U6和脉宽控制器PWM2及驱动器Q2。

如图1，本实施例的调压电源还包括操作界面9，用户可通过操作界面9修改电压设定值，操作界面9将电压设定值发送给电压调节控制电路5中的第二比较器U4。操作界面9可以是触摸液晶屏，也可以是显示器加控制键盘的组合。

将本实施例的调压电源应用到脉冲氙灯泵浦激光器的电源中，具体连接方式如图3所示，储能电容C3与氙灯预燃及脉冲能量控制电路并联连接。

本实施例的调压电源的工作原理具体为：

脉冲发生器U2产生脉冲信号送给分频器U3，分频器U3输出两个互补的占空比50％方波(如图4所示)，一路方波输入脉宽控制器PWM1的输入端CLK，脉宽控制器PWM1输出为方波信号。脉宽控制器PWM1的输出信号送给驱动器Q1，驱动器Q1的输出送给开关管T1的G极，控制开关管T1的导通和截止。脉宽控制器PWM1的输入端CLK收到脉冲的上升沿信号时，输出高电平，开关管T1导通。

通过整流电路1将输入的交流电源整形成如图7所示，整形后的电源向储能电感L1充电。当开关管T1导通，储能电感L1开始储能，当开关管T1截止时，储能电感L1通过续流二极管D1向储能电容C3充电。

在向储能电感L1储能的过程中，通过比较器U5比较电流信号I1与整流电压V1，当I1大于V1时，比较器U5输出低电平，当脉宽控制器PWM1的输入端为低电平时，PWM1的输出端Q输出低电平，开关管T1截止；开关管T1关断截止后，电流信号I1下降，比较器U5输出高电平，开关管T1仍处于关断截止状态，当脉宽控制器PWM1的输入端CLK再次收到脉冲的上升沿信号时，控制开关管T1导通。根据电流信号I1与整流电压V1比较结果，控制开关管T1的脉冲调制信号，使升压电路2的电流波形和整流电流的波形同步，以降低电磁干扰，提高功率因素。

差分放大器U1的反向输入端为整流电压V1，正向输入端为储能电容C3正极的电压V2，通过差分放大器U1得到储能电容电压V3＝V2-V1，即储能电容C3正极端电压与负极端电压的差值。

比较器U4的反向输入端为储能电容电压V3，正向输入端为电压设定值Vr。当V3大于Vr时，比较器U4输出低电平，比较器U4输出的低电平控制分频器U3停止输出脉冲，此时脉宽控制器关闭；当V3小于Vr时，比较器U4输出的高电平控制分频器U3输出脉冲，脉宽控制器重启工作。通过上述方式，用户可以通过修改电压设定值来控制储能电容的电压。

当储能电容C3两端电压达到用户设定的电压值后，电压调节控制电路5输出控制信号给氙灯预燃及脉冲能量控制电路，使开关管T3导通，在高压隔离开关JC1闭合的情况下，储能电容C3为氙灯XD1提供脉冲电能量，使氙灯工作产生激光。

本实施例中，储能电容C3的正极与续流二极管D1的负极连接，储能电容C3的负极和整流电路1的输出正极连接，使得储能电容C3两端的电压差值可大于或等于整流电路1输出的电压，也可小于整流电路输出的电压，储能电容C3的电压调节范围最低可以达到0V，储能电容C3可调电压的最高值取决于功率开关器件和储能电容C3的耐压值。相比现有技术中的调压方式，本实施例的方案能提供更宽的电压调节范围。

本实施例提供的调压电源中只有T1、D1等少数几个功率开关器件，无空心电感产生的电磁辐射，结构简单、体积小、电磁干扰小、效率高，因此，电源功率因素高，电磁兼容性好，能够有效提高激光焊接机的电光效率。

另外，省略了现有技术中的缓充电的电阻和接触器，没有整流滤波的大电解电容，储能电感体积大幅减小，具有成本低等优势，同时由于交流电源电流波形和电压波形同步，输入电源的电流波形为正弦波，使电源的电磁干扰降到最小。

实施例二

如图3所示，本实施例提供了一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，包括：整流电路1、储能电容C3、两路升压电路2、整流电压采样电路3、储能电容电压采样电路4、电压调节控制电路5。

图3中只示出了部分电压调节控制电路，其余部分在图2中示出。图2和图3中电路的连接用相同的网络标识表示。

整流电路1的输入端L、N连接交流电源，交流电源一般为220V的交流电，整流电路1的输出正极11连接储能电容C3的负极，整流电路1的输出负极12接电源参考地。

升压电路2的输入端21与整流电路1的输出正极11连接，升压电路2的输出端22与储能电容C3的正极连接，升压电路的控制端与电压调节控制电路连接。

电压调节控制电路5包括差分放大器U1。整流电压采样电路3的采样端31连接整流电路1的输出正极11，整流电压采样电路3的输出端ZLBX与差分放大器U1的负输入端连接。储能电容电压采样电路4的采样端41连接储能电容C3的正极，储能电容电压采样电路4的输出端DRDY与差分放大器U1的正输入端连接。电压调节控制电路5根据差分放大器U1输出端FKDY输出的反馈电压来控制两路升压电路2的运行和停止，从而控制储能电容C3电压的宽范围调节。

整流电路1的输出正极11和整流电路1的输出负极12间连接有高频滤波电容C1。整流电路1中的整流桥优选为GBPC5010，高频滤波电容C1优选为2个2uF275VAC的CBB电容并联。储能电容C3优选为4个500V6800uF的电解电容并联，以提高储能电容存储电能的能力。

如图3所示，包括两路升压电路2，两路升压电路2的结构相同。储能电感L1、电流传感器HG1、开关管T1、续流二极管D1依次连接组成一路升压电路；储能电感L2、电流传感器HG2、开关管T2、续流二极管D2依次连接组成另一路升压电路。两路升压电路2的输出(续流二极管D1和D2的负极)和高压吸收电容C2并联，组成交错并联升压电路。两路升压电路2的输出与储能电容C3的正极连接。电压调节控制电路5根据整流电压采样电路3输出的电压波形信号和两路升压电路2的电流信号比较结果，输出用于控制开关管T1和T2的脉冲调制信号，使两路升压电路2的电流波形和交流电源的电流波形同步。

其中，高压吸收电容C2用于限制开关管的电压上升速度，防止开关管过压损坏，高压吸收电容C2优选1200V 1uF的金属化薄膜电容。储能电感L1和L2优选铁硅铝环形铁硅铝电感。电流传感器HG1和HG2优选200:1的电流互感器。开关管T1和T2优选IGBT管K40T1203。续流二极管D1和D2优选快恢复二极管RHRG75120。

整流电压采样电路3的优选实施方式如图3所示，电阻R1一端连接整流的输出正极，另一端连接作为输出端ZLBX与差分放大器U1的负输入端连接。

储能电容电压采样电路4的优选实施方式如图3所示，电阻R3和R4串联连接，从R3和R4的连接处引出线路作为储能电容电压采样电路4的输出端DRDY，输出端DRDY连接差分放大器U1的正输入端。

电压调节控制电路5的作用是获取调压电源中的各项参数指标，如：整流电压采样电路3输出的整流电压V1，储能电容电压采样电路4输出的储能电容C3正极端的电压V2，电流传感器HG1输出的储能电感L1的电流信号I1，电流传感器HG2输出的储能电感L2的电流信号I2，通过操作界面9输出的电压设定值Vr等。通过上述参数指标，根据预先设定的逻辑控制两路升压电路2的运行和停止，从而控制储能电容C3电压的宽范围调节。能够实现上述逻辑控制的电路都可以用于本实施例中，因此，在此处不限定电压调节控制电路5的具体结构。

为了更好的解释本实施例的发明构思，阐述工作原理，本实施提供了电压调节控制电路5的优选实施例方式，如图2所示，电压调节控制电路5包括脉冲发生器U2，分频器U3，第一比较器U5、U6，脉宽控制器PWM1、PWM2，驱动器Q1、Q2，第二比较器U4。脉冲发生器U2的脉冲输出端O与分频器U3的时钟输入端CLK连接，分频器U3的信号输出端Q连接脉宽控制器PWM1的时钟输出端CLK，脉宽控制器PWM1的输出端Q通过驱动器Q1与开关管T1的控制端QD1连接。第一比较器U5的负输入端连接电流传感器HG1的输出端DL1，第一比较器U5的正输入端连接整流电压采样电路3的输出端ZLBX，第一比较器U5的输出端连接脉宽控制器PWM1的使能端第一比较器U6的负输入端连接电流传感器HG2的输出端DL2，第一比较器U6的正输入端连接整流电压采样电路3的输出端ZLBX，第一比较器U6的输出端连接脉宽控制器PWM2的使能端/>第二比较器U4的负输入端连接差分放大器U1的输出端FKDY，第二比较器U4的正输入端连接电压设定值的输出端SDZ，第二比较器U4的输出端与分频器U3的使能端连接。

如图3，本实施例的调压电源还包括操作界面9，用户可通过操作界面9修改电压设定值，操作界面9将电压设定值发送给电压调节控制电路5中的第二比较器U4。操作界面9可以是触摸液晶屏，也可以是显示器加控制键盘的组合。

将本实施例的调压电源的电路应用到脉冲氙灯泵浦激光器的电源中，具体连接方式如图3所示，储能电容C3与氙灯预燃及脉冲能量控制电路并联连接。

电压调节控制电路5的输入信号包括：整流电压采样电路3输出端整流电压V1，储能电容电压采样电路4输出的储能电容C3正极端的电压V2，电流传感器HG1输出的储能电感L1的电流信号I1，电流传感器HG2输出的储能电感L2的电流信号I2，通过操作界面9输出的电压设定值Vr。电压调节控制电路5的输出信号包括控制开关管T1、T2的控制信号。

本实施例的电压调节控制电路的工作原理具体为：

脉冲发生器U2产生脉冲信号送给分频器U3，分频器U3输出两个互补的占空比50％方波(如图4所示)，两路方波分别送给脉宽控制器PWM1和脉宽控制器PWM2的输入端CLK，脉宽控制器PWM1和脉宽控制器PWM2的输出为互相交错波形。脉宽控制器PWM1和脉宽控制器PWM2的输出信号分别送给驱动器Q1和驱动器Q2，驱动器Q1和驱动器Q2的输出分别送给开关管T1和开关管T2的G极，控制开关管T1、开关管T2的导通和截止，驱动器Q1和驱动器Q2的输出如图5所示。脉宽控制器PWM1的输入端CLK收到脉冲的上升沿信号时，输出高电平，开关管T1导通；脉宽控制器PWM2的输入端CLK收到脉冲的上升沿信号时，输出高电平，开关管T2导通。

如图7给出了交流电源通过整流电路1后输出的电压波形和电流波形，整形后的电源向储能电感L1、L2充电。当开关管T1导通，储能电感L1开始储能，当开关管T1截止时，储能电感L1通过续流二极管D1向储能电容C3充电。当开关管T2导通，储能电感L2开始储能，当开关管T2截止时，储能电感L2通过续流二极管D2向储能电容C3充电。在电压调节控制电路5的控制下，T1、T2交替导通，通过两路电路对储能电容C3进行交替充电，采用交错式并联升压电路，输入电源的电流高频纹波幅度可减小一半，同时降低了每一路功率管和储能电感中的电流。储能电感L1、L2的电流波形如图6所示。

在向储能电感L1储能的过程中，通过比较器U5比较电流信号I1与整流电压V1，当I1大于V1时，比较器U5输出低电平，当脉宽控制器PWM1的输入端为低电平时，PWM1的输出端Q输出低电平，开关管T1截止；开关管T1关断截止后，电流信号I1下降，比较器U5输出高电平，开关管T1仍处于关断截止状态，当脉宽控制器PWM1的输入端CLK再次收到脉冲的上升沿信号时，控制开关管T1导通。根据电流信号I1与整流电压V1比较结果，控制开关管T1的脉冲调制信号，使升压电路2的电流波形和整流电流的波形同步，以降低电磁干扰，提高功率因素。控制开关管T2的方法与T1相同，在此不再赘述。

差分放大器U1的反向输入端为整流电压V1，正向输入端为储能电容C3正极的电压V2，通过差分放大器U1得到储能电容电压V3＝V2-V1，即储能电容C3正极端电压与负极端电压的差值。

比较器U4的反向输入端为储能电容电压V3，正向输入端为电压设定值Vr。当V3大于Vr时，比较器U4输出低电平，比较器U4输出的低电平控制分频器U3停止输出脉冲，此时脉宽控制器关闭；当V3小于Vr时，比较器U4输出的高电平控制分频器U3输出脉冲，脉宽控制器重启工作。通过上述方式，用户可以通过修改电压设定值来控制储能电容的电压。

当储能电容C3两端电压达到用户设定的电压值后，电压调节控制电路5输出控制信号给氙灯预燃及脉冲能量控制电路，使开关管T3导通，在高压隔离开关JC1闭合的情况下，储能电容C3为氙灯XD1提供脉冲电能量，使氙灯工作产生激光。

根据上述原理可将两路以上的升压电路2并联，形成多路互相交错式并联升压电路，进一步减小输入电源的电流高频纹波幅度，降低各路升压电路的电流，得到更好的效益。在电路上，只需保证第一比较器、脉宽控制器、驱动器的数量与升压电路的数量相同，分频器的信号输出端的数量与升压电路的数量相同，通过电压调节控制电路产生多路相互交错的控制信号，分别控制各路升压电路的开关管，实现多路互相交错式并联升压电路。

本实施例中，储能电容C3的正极分别与续流二极管D1和续流二极管D2的负极连接，储能电容C3的负极和整流电路1的输出正极连接，使得储能电容C3两端的电压差值可大于或等于整流电路1输出的电压，也可小于整流电路输出的电压，储能电容C3的电压调节范围最低可以达到0V，储能电容C3可调电压的最高值取决于功率开关器件和储能电容C3的耐压值。相比现有技术中的调压方式，本实施例的方案能提供更宽的电压调节范围。

本实施例提供的调压电源中只有T1、D1、T2、D2总共4个功率开关器件，无空心电感产生的电磁辐射，结构简单、体积小、电磁干扰小、效率高，因此，电源功率因素高，电磁兼容性好，能够有效提高激光焊接机的电光效率。

另外，省略了现有技术中的缓充电的电阻和接触器，没有整流滤波的大电解电容，储能电感体积大幅减小，具有成本低等优势，同时由于交流电源电流波形和电压波形同步，输入电源的电流波形为正弦波，使电源的电磁干扰降到最小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种脉冲氙灯泵浦激光焊接机的调压电源，其特征在于，包括：

整流电路、储能电容、升压电路、整流电压采样电路、储能电容电压采样电路、电压调节控制电路；

所述整流电路的输入端连接交流电源，所述整流电路的输出正极连接储能电容的负极，所述整流电路的输出负极接电源参考地；

所述升压电路的输入端与所述整流电路的输出正极连接，所述升压电路的输出端与所述储能电容的正极连接，所述升压电路的控制端与所述电压调节控制电路连接；

所述电压调节控制电路包括差分放大器；

所述整流电压采样电路的采样端连接所述整流电路的输出正极，所述整流电压采样电路的输出端与所述差分放大器的负输入端连接；

所述储能电容电压采样电路的采样端连接所述储能电容的正极，所述储能电容电压采样电路的输出端与差分放大器的正输入端连接；

所述电压调节控制电路根据所述差分放大器输出的反馈电压来控制所述升压电路的运行和停止，从而控制所述储能电容电压的宽范围调节。

2.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，包括至少两路所述升压电路，每一路所述升压电路的输入端均与所述整流电路的输出正极连接，每一路所述升压电路的输出端均与所述储能电容的正极连接，每一路所述升压电路的控制端与所述电压调节控制电路连接，所有所述升压电路的输出端均通过高压吸收电容与所述整流电路的输出负极连接。

3.根据权利要求1或2所述的调压电源，其特征在于，所述升压电路包括储能电感、续流二极管、开关管，所述储能电感的一端为所述升压电路的输入端，所述储能电感的另一端通过所述开关管连接所述整流电路的输出负极，所述开关管的控制端为所述升压电路的控制端，所述续流二极管的正极与所述储能电感的另一端连接，所述续流二极管的负极与所述储能电容的正极连接；

所述储能电感与所述续流二极管之间串接有电流传感器，所述电流传感器监测所述升压电路中的电流信号，并发送给所述电压调节控制电路；

所述电压调节控制电路根据所述整流电压采样电路输出的整流电压和所述升压电路的电流信号比较结果，输出用于控制所述开关管的脉冲调制信号，使所述升压电路的电流波形和所述交流电源的电流波形同步。

4.根据权利要求3所述的调压电源，其特征在于，所述电压调节控制电路产生多路相互交错的控制信号给所述升压电路的控制端。

5.根据权利要求3所述的调压电源，其特征在于，所述电压调节控制电路包括：脉冲发生器、分频器、多个第一比较器、多个脉宽控制器、多个驱动器；所述第一比较器、所述脉宽控制器、所述驱动器的数量与所述升压电路的数量相同，所述分频器的信号输出端的数量与所述升压电路的数量相同；

所述脉冲发生器的脉冲输出端与所述分频器的时钟输入端连接，所述分频器的一个信号输出端连接一个所述脉宽控制器的时钟输出端，所述脉宽控制器的输出端通过所述驱动器与所述开关管的控制端连接，所述第一比较器的负输入端连接所述电流传感器的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述整流电压采样电路的输出端，所述第一比较器的输出端连接所述脉宽控制器的使能端。

6.根据权利要求5所述的调压电源，其特征在于，还包括操作界面，用户可通过操作界面修改电压设定值，操作界面将电压设定值发送给所述电压调节控制电路；

所述电压调节控制电路还包括第二比较器，所述第二比较器的负输入端连接所述差分放大器的输出端，所述第二比较器的正输入端接收所述电压设定值，所述第二比较器的输出端与所述分频器的使能端连接。

7.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，所述整流电路的输出正极和所述整流电路的输出负极间连接有高频滤波电容。

8.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，所述储能电容由多个电解电容并联或者串并联组成。

9.根据权利要求2所述的调压电源，其特征在于，所述高压吸收电容为金属化薄膜电容。