DE19917591A1 - Laser-Stromversorgungsgerät - Google Patents

Abstract

Ein Laserstromversorgungsgerät kann Wechselstromenergie zu einem Gas zuführen, welches in einer Laservorrichtung enthalten ist, und zwar über ein Paar Dielektrika, ohne einen Transformator verwenden zu müssen, um eine Hochfrequenzentladung in dem Gas zum Anregen des Gases durchzuführen, wodurch eine Laservorrichtung veranlaßt wird, zu strahlen. Das Laserstromversorgungsgerät umfaßt einen Inverter, der aus einer Vielzahl von Zweigen besteht, von denen jeder eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter enthält, die in Reihe geschaltet sind, um eine Gleichspannung von einer Gleichstromversorgung in eine Folge von Wechselstromausgangsimpulsen umzusetzen mit einer sehr viel höheren Wechselspannung, die der Laservorrichtung zuzuführen ist, indem gleichzeitig solche Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter ein- oder ausgeschaltet werden, die in Reihe in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, und um die Reihe der Wechselstrom-Ausgangsimpulse zu der Laservorrichtung über ein Paar von Ausgangsanschlüssen derselben bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Stromversorgungs­ gerät, um eine Wechselspannung einer Laservorrichtung, die bei­ spielsweise für eine Laserstrahlbearbeitung eines Werkstückes verwendbar ist, zuzuführen, um die Laservorrichtung zu veran­ lassen, eine Entladung durchzuführen und Laserlicht auszustrah­ len.

In Fig. 26 ist ein Diagramm dargestellt, welches die Konstruk­ tion einer Laservorrichtung zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, ist die Laservorrichtung mit einem Paar Elektroden 1, ei­ nem Paar Dielektrika 2, die auf dem Paar der Elektroden 1 je­ weils ausgebildet sind, einer Hochfrequenz- Wechselstromversorgung 3 und einem Teil-Reflexionsspiegel 4 ausgestattet, um die Laservorrichtung zu veranlassen, eine La­ serstrahlung 6 durch Zusammenwirken mit einem Total- Reflexionsspiegel 5 zu erzeugen. Fig. 27 zeigt eine äquivalente Schaltung des Paares von Dielektrika 2 und einen Entladungsbe­ reich oder -raum, in welchem eine Entladung auftritt, um ein Gas anzuregen, welches in dem Entladungsraum enthalten ist, um die Laserfunktion zu starten. In Fig. 27 bezeichnet das Bezugs­ zeichen 7 eine Dielektrizität-Kapazität, die durch das Paar der Dielektrika 2 verursacht wird, und 8 bezeichnet einen äquiva­ lenten Widerstand, der durch den Entladungsbereich verursacht wird. Ferner zeigt Fig. 28 ein schematisches Schaltbild, wel­ ches die detaillierte Konstruktion der Hochfrequenzstromversor­ gung 3 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, ist die Hoch­ frequenzstromversorgung 3 mit einer Vielzahl von Hochgeschwin­ digkeitshalbleiterschaltern 9-1 bis 9-4, einer Gleichstromver­ sorgung 10, einem Hochfrequenztransformator 11 und einem Paar Ausgangsreaktanzspulen 12 ausgestattet.

Wie in Fig. 28 gezeigt ist, bildet die Vielzahl der Hochge­ schwindigkeitshalbleiterschalter 9-1 bis 9-4 einen Vollbrücken­ inverter. Der Vollbrückeninverter wird durch vier Steuersignale S1 bis S4 getrieben, wie dies beispielsweise in Fig. 29 gezeigt ist. Der Vollbrückeninverter erzeugt eine rechteckförmige Hoch­ frequenzspannung Vout. Der Hochfrequenztransformator 11 erhöht und führt die rechteckförmige Hochfrequenzspannung Vout der Last zu, und zwar über den Weg des Paares der Ausgangsreaktanz­ spulen 12. Das Paar der Ausgangsreaktanzspulen 12 und die Die­ lektrizitäts-Kapazität 7 beseitigen Hochfrequenzkomponenten in dem Ausgangsstrom, der von dem Hochfrequenztransformator 11 zur Last fließt. Ein annähernd sinusförmiger Strom I_d fließt somit durch die Last und bildet eine Entladung. Die erzeugte Entla­ dung regt ein Gas an, welches in dem Entladungsraum enthalten ist, um die Laserfunktion zu starten. Die Kombination aus dem Teil-Reflexionsspiegel 4 und dem Total-Reflexionsspiegel 5 zwingt das angeregte Gas, in Phase zu strahlen. Das Laserlicht 6, welches durch die Laserstrahlung erzeugt wird, kann bei­ spielsweise für eine Laserstrahlbearbeitung verwendet werden. In den meisten Fällen kann die Leck-Induktivität des Hochfre­ quenztransformators 11 als das Paar der Ausgangsreaktanzspulen 12 verwendet werden.

Obwohl es von den Gegenständen, die bearbeitet werden sollen, abhängt, wie hoch die Intensität und die Impulsbreite des La­ serstrahls 6 sein sollten, so sollte der Laserstrahl 6, wenn ein hoher Grad an Genauigkeit gefordert wird, eine hohe Inten­ sität und eine kurze Impulsbreite in den meisten Fällen haben, wie dies in Fig. 30 gezeigt ist. Um die Intensität des Laser­ lichtes 6 zu erhöhen, muß eine größere Strommenge durch den Entladungsraum in der Laservorrichtung hindurch geleitet wer­ den.

Da die Impedanz der Entladungslast kapazitiv ist, muß, wenn ei­ ne große Strommenge durch den Entladungsraum hindurch geleitet werden soll, je höher die Frequenz der Wechselspannung ist, die an die Last angelegt wird, desto niedriger die Spannung Vc über dem Dielektrizitäts-Kondensator 7 sein, wie dies in den Fig. 31(a) bis 31(d) gezeigt ist. Wie aus den Fig. 31(a) bis 31(d) ersehen werden kann, nimmt die Spannung Vc, die zum Erzeugen der gleichen Strommenge Id erforderlich ist, mit einer Zunahme in der Frequenz der Wechselspannung, die an die Last angelegt ist, ab. Wenn die Dicke von jedem Paar der Dielektrika 2 auf einen bestimmten Wert beschränkt wird, bleibt keine andere Wahl, als die Frequenz der Wechselspannung zu erhöhen, um eine größere Strommenge durch die Last fließen zu lassen, da die Spannung über jedem Paar der Dielektrika 2 kleiner sein muß als deren Spannungsfestigkeit. Wenn andererseits die Frequenz der Wechselspannung, die an die Last angelegt wird, erhöht wird, ist die Strommenge, die durch die Last fließt, durch die elek­ trische Größe des Paares der Ausgangsreaktanzspulen 12, anders als bei dem Entladungswiderstand 8, begrenzt. Wenn die elektri­ sche Größe des Paares der Ausgangsreaktanzspulen 12 relativ groß ist, fällt die Spannung Vc über dem Dielektrizitäts- Kondensator 7 ab, bevor der Strom Id auf einen angemessenen Wert ansteigt, und damit kann eine große Strommenge nicht durch die Last hindurch geleitet werden. Die Leck-Induktivität des Hochfrequenztransformators 11 wird als das Paar der Ausgangsre­ aktanzspulen 12 in den meisten Fällen verwendet, wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde. Ferner kann die Leck- Induktivität des Hochfrequenztransformators 11 nicht auf Null reduziert werden, und zwar aufgrund dessen konstruktiver Gren­ zen. Somit wird das Minimum der Gesamtinduktivität des Paares der Ausgangsreaktanzspulen 12 unvermeidlich festgelegt und die größte Strommenge, die sich aus der minimalen Induktivität er­ gibt, ist daher begrenzt. Da im allgemeinen die Leck- Induktivität eines Transformators proportional ist zu dem Qua­ drat des Wicklungsverhältnisses der Sekundärwicklung zur Pri­ märwicklung, wird die elektrische Größe des Paares der Aus­ gangsreaktanzspulen 12 erhöht, wenn die Sekundärwicklung in der Spannung höher ist als die Primärwicklung. Als ein Ergebnis be­ sitzt die Frequenz der Wechselspannung, die an die Last ange­ legt wird, eine obere Grenze und damit besitzt die Intensität des Laserlichtes 6 eine obere Grenze, und zwar aufgrund der Spannungsfestigkeit des Dielektrizitäts-Kondensators 7. Demzu­ folge kann das herkömmliche Versorgungsgerät für Laserenergie, welches den Hochfrequenztransformator 11 verwendet, Laservor­ richtungen nicht veranlassen, eine Laserstrahlung mit einer ausreichenden Intensität zu erzeugen, die für eine Bearbeitung eines Werkstückes gemäß einer engen Toleranz geeignet ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Laserstromversor­ gungsgerät bereitzustellen, welches für eine Werkstückbearbei­ tung gemäß einer engen Toleranz geeignet ist und die Fähigkeit hat, die elektrische Größe eines Paares von Stromzuführreak­ tanzspulen zu reduzieren, die in Reihe mit einer Entladungslast geschaltet sind, welche die maximale Entladungsleistung festle­ gen, um die Laserintensität zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstromversor­ gungsgerät zum Zuführen von Wechselstrom zu einem Gas bereitge­ stellt, welches in einer Laservorrichtung enthalten ist, und zwar über ein Paar Dielektrika, um eine Hochfrequenzentladung in dem Gas zu erzeugen, um das Gas anzuregen, wodurch die La­ servorrichtung veranlaßt wird, zu strahlen, wobei das Laser­ stromversorgungsgerät folgendes aufweist: eine Gleichstromver­ sorgung und einen Inverter, der aus einer Vielzahl von Zweigen besteht, von denen jeder eine Vielzahl von seriellen Hochge­ schwindigkeitshalbleiterschaltern aufweist, um direkt eine Gleichstromhochspannung von der Gleichstromversorgung in Folgen von Wechselstromausgangsimpulsen umzusetzen, die eine viel hö­ here Wechselspannung haben, um diese der Laservorrichtung zuzu­ führen, indem gleichzeitig jene seriellen Hochgeschwindigkeits­ halbleiterschalter ein- oder ausgeschaltet werden, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, und um die Folgen der Wechselstromausgangsimpulse der Laservorrichtung über ein Paar von Ausgangsanschlüssen derselben zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung enthält der Inverter eine Vielzahl von Gatterschaltungen, die jeweils der Vielzahl von Zweigen zugeordnet sind, von denen jede eine Vielzahl von Treiberschaltungen enthält, um jeweils die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe liegen, zu treiben, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, wobei die Vielzahl der Treiberschaltungen je­ weils eine Vielzahl von Wechselspannungen von einer Vielzahl von Sekundärwicklungen von wenigstens einem Transformator emp­ fangen. Ferner ist eine Treiberschaltung zum Treiben eines ent­ sprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter, der elektrisch weiter von einem Ausgang des Inver­ ters entfernt liegt, die eine, die eine Wechselspannung von ei­ ner Sekundärwicklung empfängt, die näher zu einem Kern des Transformators liegt.

Vorzugsweise enthält der Inverter ferner eine Vielzahl von Spannungsteilerkondensatoren, die elektrisch mit der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe lie­ gen, parallel geschaltet sind, die in jedem der Vielzahl der Zweige jeweils angeordnet sind. Ferner besitzt ein Spannungs­ teilerkondensator, der parallel zu einem entsprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter ge­ schaltet ist, welcher elektrisch näher an einem Ausgang des In­ verters gelegen ist, eine größere Kapazität. Als eine Alterna­ tive kann der Inverter ferner eine Vielzahl von Spannungstei­ lerwiderständen enthalten, die elektrisch parallel zu der Viel­ zahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe liegen, geschaltet sind, die in jedem der Vielzahl der Zweige jeweils angeordnet sind. Ferner besitzt ein Spannungsteilerwi­ derstand, der parallel zu einem entsprechenden einen der Viel­ zahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter geschaltet ist, welcher elektrisch näher an einem Ausgang des Inverters gelegen ist, einen kleineren Widerstandswert.

Vorzugsweise enthält der Inverter ferner eine Vielzahl von Dämpfungsschaltungen (snubber circuits), die elektrisch paral­ lel zu der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe liegen, geschaltet sind, welche in jedem der Viel­ zahl der Zweige jeweils angeordnet sind. Jede der Vielzahl der Dämpfungsschaltungen kann einen Dämpfungskondensator (snubber capacitor) und einen Dämpfungswiderstand (snubber resistor), die parallel zueinander geschaltet sind, aufweisen, und es kann eine Diode in Reihe zu sowohl dem Dämpfungskondensator als auch dem Dämpfungswiderstand geschaltet sein. Ferner besitzt ein Dämpfungswiderstand (snubber resistor), der mit einem entspre­ chenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter verbunden ist, welcher elektrisch näher an einem Aus­ gang des Inverters liegt, einen kleineren Widerstandswert.

Vorzugsweise ist die Gleichstromversorgung in zwei Teile aufge­ teilt und es ist ein Zwischenpunkt zwischen den zwei Teilen der Gleichstromversorgung geerdet.

Eine Klemmschaltung kann elektrisch parallel zu dem Dämpfungs­ kondensator von jeder der Vielzahl der Dämpfungsschaltungen ge­ schaltet sein. Die Klemmschaltung kann eine Zenerdiode, einen MOSFET, dessen Gateanschluß mit einer Anode der Zenerdiode ver­ bunden ist und dessen Drainanschluß mit einer Kathode der Zenerdiode verbunden ist, einen Widerstand, der zwischen den Gateanschluß und den Sourceanschluß des MOSFETs geschaltet ist, und einen weiteren Widerstand enthalten, von dem ein Ende mit dem Dämpfungskondensator und das andere Ende mit der Kathode der Zenerdiode verbunden ist.

Vorzugsweise besteht der Inverter aus einem Vollbrückeninver­ ter, der ein Paar von Hochspannungszweigen enthält, die mit ei­ nem positiven Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind und mit einem Paar von Niedrigspannungszweigen, die mit einem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind. Ferner kann das Laserstromversorgungsgerät eine Steuerschaltung enthalten, um ein erstes Paar von Steuersignalen zu erzeugen, um das Paar der Hochspannungszweige zu treiben, und ein zweites Paar von Steuersignalen erzeugen, um das Paar der Niedrigspan­ nungszweige zu treiben, wobei die zwei Paare der Steuersignale zueinander außer Phase liegen und die Vielzahl der Zweige trig­ gern, um während bestimmter Zeitperioden, die jeweils die glei­ che Länge haben, zu leiten, und um das erste Paar der Steuersi­ gnale und das zweite Paar der Steuersignale in vorbestimmten Intervallen auszutauschen.

Vorzugsweise wird der Inverter so gesteuert, um Folgen von Wechselstromausgangsimpulsen mit einer willkürlichen Impuls­ breite und einer willkürlichen Impulsfolgeperiode bereitzustel­ len, die durch Ein-/Aus-Steuersignale gesteuert werden, und um­ faßt ein Paar von Hochspannungszweigen und ein Paar von Nied­ rigspannungszweigen. Ferner hat der Inverter einen Lademodus, in welchem er abwechseln das Paar der Hochspannungszweige und das Paar der Niedrigspannungszweige in vorbestimmten Interval­ len in den Leitzustand bringt, so daß entweder das Paar der Hochspannungszweige oder das Paar der Niedrigspannungszweige gleichzeitig in den leitenden Zustand gezwungen wird, um zu be­ wirken, daß die Vielzahl der Dämpfungsschaltungen, die in sol­ chen Zweigen enthalten sind, in den leitenden Zustand gebracht werden, um während einer Zeitperiode geladen zu werden, während welcher der Inverter keinen Wechselstromausgangsimpuls bereit­ stellt.

Vorzugsweise umfaßt das Laserstromversorgungsgerät ferner eine Verzögerungsschaltung, um allmählich eine Spannung von der Gleichstromversorgung in einer begrenzten Zunahmerate zu erhö­ hen und um die ansteigende Spannung an die Vielzahl der Zweige der Inverter anzulegen, wobei die Zeitkonstante der Verzöge­ rungsschaltung größer ist als die Impulsfolgeperiode der Ein-/Aus- Steuersignale für das gleichzeitige Ein- oder Ausschalten der Vielzahl der seriellen Hochgeschwindigkeitshalbleiterschal­ ter die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind. Als eine Alternative kann das Laserstromversorgungsgerät eine Ver­ zögerungsschaltung enthalten, um eine Spannung von der Gleich­ stromversorgung in einer begrenzten Zunahmerate zu erhöhen und um die ansteigende Spannung an die Vielzahl der Zweige des In­ verters anzulegen, wobei die Zeitkonstante der Verzögerungs­ schaltung größer ist als die Länge der vorbestimmten Intervalle in dem Lademodus, um abwechselnd das Paar der Hochspannungs­ zweige und das Paar der Niederspannungszweige in den leitenden Zustand zu bringen.

Die Länge der vorbestimmten Intervalle ist vorzugsweise ausrei­ chend kleiner als die Zeitkonstante der Dämpfungsschaltung, die parallel zu jedem der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter liegt, die in jedem der Vielzahl der Zweige ange­ ordnet sind, wobei die Zeitkonstante durch den Dämpfungskonden­ sator und den Dämpfungswiderstand festgelegt ist, die in der Dämpfungsschaltung enthalten sind.

Vorzugsweise erzeugt der Inverter unmittelbar vor der Erzeugung eines Wechselstromausgangsimpulses mit einer willkürlichen Im­ pulsbreite, eine Wechselstromausgangsgröße mit einer unter­ schiedlichen oder abweichenden Frequenz.

Der Inverter erzeugt vorzugsweise innerhalb einer Zeitperiode, während welcher der Inverter keinen Wechselstromausgangsimpuls liefert, eine Wechselstromausgangsgröße mit einer unterschied­ lichen oder abweichenden Frequenz.

Das Laserstromversorgungsgerät umfaßt ferner vorzugsweise eine Steuerschaltung, um einen Ausgangsstrom von dem Inverter zu de­ tektieren, gleichzurichten und zu integrierten und um den In­ verter zu veranlassen, mit der Bereitstellung der Folgen von Wechselstromausgangsimpulsen anzuhalten, wenn der gleichgerich­ tete integrierte Ausgangsstrom einen vorbestimmten Wert er­ reicht.

Vorzugsweise umfaßt das Laserstromversorgungsgerät ein Paar von Reaktanzspulen, die die gleiche Induktivität untereinander ha­ ben, welche zwischen das Paar der Ausgangsanschlüsse des Inver­ ters und das Paar der Dielektrika jeweils eingefügt sind.

Vorzugsweise enthält der Inverter ein Paar von Hochspannungs­ zweigen und ein Paar von Niedrigspannungszweigen. Ferner kann wenigstens einer des Paares der Hochspannungszweige eine Wie­ derherstellungsschaltung aufweisen, die zwischen beide Enden desselben geschaltet ist und einen Schalter und eine Reaktanz­ spule, die in Reihe geschaltet sind, aufweist, und es kann we­ nigstens ein entsprechender einer des Paares der Niedrigspan­ nungszweige, der mit dem einen des Paares der Hochspannungs­ zweige verbunden ist, eine Wiederherstellungsschaltung enthal­ ten, die zwischen beide Enden desselben geschaltet ist und ei­ nen Schalter und eine Reaktanzspule, die in Reihe geschaltet sind, aufweist, wobei die zwei Reaktanzspulen durch magnetische Induktion miteinander gekoppelt sind. Als eine Alternative kann der Inverter ein Paar von Hochspannungszweigen und ein Paar von Niedrigspannungszweigen enthalten und in wenigstens einem des Paares der Hochspannungszweige eine Wiederherstellungsschaltung aufweisen, die einen Schalter und eine Reaktanzspule in Reihe geschaltet enthält, und die zwischen die beiden Enden von jedem der Vielzahl der seriellen Hochgeschwindigkeitshalbleiterschal­ ter angeschlossen sein kann. Ferner kann in wenigstens einem entsprechenden einen des Paares der Niedrigspannungszweige, der mit dem einen des Paares der Hochspannungszweige verbunden ist, eine Wiedergewinnungsschaltung mit einem Schalter und einer Re­ aktanzspule, die in Reihe geschaltet sind, enthalten sein, wo­ bei die Wiedergewinnungsschaltung zwischen beide Enden von je­ dem der Vielzahl der seriellen Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter angeschlossen ist, wobei die Reaktanzspulen von zwei Wiedergewinnungsschaltungen, die einander zugeordnet sind und innerhalb des Hochspannungs- und Niedrigspannungszweiges ange­ ordnet sind, über die magnetische Induktion miteinander gekop­ pelt sind.

Vorzugsweise enthält der Inverter eine Vielzahl von Gatter­ schaltungen, die jeweils der Vielzahl der Zweige zugeordnet sind, von denen jeder eine Vielzahl von Treiberschaltungen ent­ hält, um jeweils die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter, die in Reihe liegen und in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, zu treiben. Ferner kann jede der Viel­ zahl der Treiberschaltungen einen monostabilen Multivibrator enthalten, der auf ein optisches Signal anspricht, welches dar­ an angelegt wird, um einen entsprechenden Hochgeschwindigkeits­ halbleiterschalter einzuschalten, um den Hochgeschwindigkeits­ halbleiterschalter zu befähigen, zu leiten, und zwar lediglich innerhalb einer bestimmten Zeitperiode.

Vorzugsweise enthält der Inverter ferner eine Vielzahl von Dämpfungsschaltungen, die elektrisch parallel zu der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe lie­ gend in jedem der Vielzahl der Zweige jeweils angeordnet sind, geschaltet sind, wobei jede der Vielzahl der Dämpfungsschaltun­ gen einen Dämpfungskondensator und einen Dämpfungswiderstand enthält, die zueinander parallel sind, und wobei eine Diode in Reihe zu sowohl dem Dämpfungskondensator als auch dem Dämp­ fungswiderstand, die parallel liegen, geschaltet ist. Ferner kann der Inverter eine Vielzahl von Fehlerdetektorschaltungen enthalten, die elektrisch mit der Vielzahl der Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter über die Vielzahl der Dämpfungsschal­ tungen jeweils verbunden sind. Die Vielzahl der Fehlerdetektor­ schaltungen sind in Reihe geschaltet. Eine am weitesten strom­ aufwärts gelegene eine der Vielzahl der Fehlerdetektorschaltun­ gen besitzt einen Fotokoppler, der lediglich dann eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensator, der an die am weitesten stromaufwärts gelegene Fehlerdetektor­ schaltung angeschlossen ist, innerhalb eines vorbestimmten Be­ reiches liegt. Jede der verbleibenden der Vielzahl der Fehler­ detektorschaltungen besitzt einen Fotokoppler, der lediglich dann eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensator, der mit jeder der verbleibenden Fehlerde­ tektorschaltungen verbunden ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, und der Fotokoppler eines stromaufwärts gele­ genen, benachbarten Dämpfungskondensators eingeschaltet ist. Die Ausgangsgröße des Fotokopplers von wenigstens einer der Vielzahl der Fehlerdetektorschaltungen kann in eine Steuer­ schaltung zum Steuern des Inverters eingespeist werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erge­ ben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnun­ gen veranschaulicht sind.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion ei­ nes Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion ei­ nes Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Paares von Zweigen, die in einem Inverter des Laserstromversorgungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung enthalten sind, wiedergibt;

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion von jeder einer Vielzahl von Schal­ terstufen zeigt, die in Reihe geschaltet innerhalb des Paares von Zweigen des Inverters der vorliegenden Erfindung von Fig. 3 angeordnet sind;

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, welches die Konstruktion eines Transformators einer Gatterstromversorgung zum Zufüh­ ren von Energie zu zwei Gatterschaltungen darstellt, um den Inverter der vorliegenden Erfindung zu trei­ ben;

Fig. 6(a) ist ein Diagramm, welches die gemeinsam verwendeten Spannungen über sieben bis zwölf Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter, die in Reihe geschaltet sind, von Fig. 3 zeigt, die teilweise den Inverter in einem Fall konstruieren bzw. bilden, bei dem der In­ verter keine Vielzahl von Spannungsteilungskondensa­ toren enthält;

Fig. 6(b) ist ein Diagramm, welches die gemeinsam verwendeten Spannungen über ersten bis sechsten Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschaltern zeigt, die in Reihe geschal­ tet sind, und zwar von Fig. 3, die teilweise den In­ verter in einem Fall bilden, bei dem der Inverter keine Vielzahl von Spannungsteilerkondensatoren ent­ hält;

Fig. 7(a) ist ein Graph, der gemeinsam verwendete Spannungen über sieben bis elf Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schaltern zeigt, in einem Fall, bei dem der Inverter keine Vielzahl von Spannungsteilerkondensatoren ent­ hält und die erforderlichen relativen Kapazitäten der Vielzahl der Spannungsteilerkondensatoren, die paral­ lel zu den sieben bis zwölf Hochgeschwindigkeitshalb­ leiterschaltern jeweils zu schalten sind;

Fig. 7(b) ist ein Graph, der die gemeinsam verwendeten Spannun­ gen über dem ersten bis sechsten Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter in einem Fall zeigt, bei dem der Inverter keine Vielzahl von Spannungsteilerkon­ densatoren enthält und die erforderlichen relativen Kapazitäten der Vielzahl der Spannungsteilerkondensa­ toren, die parallel zu dem ersten bis sechsten Hoch­ geschwindigkeitshalbleiterschalter jeweils zu schal­ ten sind;

Fig. 8 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines anderen Beispiels des Paares der Zweige wiedergibt, die in dem Inverter enthalten sind und eine Vielzahl von Widerständen enthalten, um eine Vielzahl der gemeinsam verwendeten Spannungen über der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter des Paares der Zweige zu entzerren;

Fig. 9(a) ist ein Zeitsteuerplan, der eine Überspannung wieder­ gibt, die in einem Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter aufgrund des Fehlens einer Synchronisation unter der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter erzeugt wird, die in jedem der Vielzahl der Zweige des Inverters angeordnet sind;

Fig. 9(b) ist ein Zeitsteuerplan, der die Betriebsweise einer Dämpfungsschaltung erläutert, wie sie in Fig. 4 ge­ zeigt ist, die parallel zu jedem der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter geschaltet ist, die in jedem der Vielzahl der Zweige des Inver­ ters angeordnet sind, um die Überspannung zu absor­ bieren, wie dies in Fig. 9(a) gezeigt ist;

Fig. 10 ist ein Graph, der die Betriebsweise einer Klemm­ schaltung zeigt, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, die mit jedem der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalb­ leiterschalter verbunden ist, welche in jedem der Vielzahl der Zweige des Inverters angeordnet sind;

Fig. 11 ist ein Zeitsteuerplan, der eine Sequenz gemäß einem Ladevorgang der Dämpfungsschaltung zeigt, wie sie in Fig. 4 wiedergegeben ist;

Fig. 12(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer äqui­ valenten Schaltung des Laserstromversorgungsgerätes der vorliegenden Erfindung, um die Ströme zu zeigen, die durch die Vielzahl der Zweige des Inverters flie­ ßen;

Fig. 12(b) ist ein Zeitsteuerplan, der die Wellenformen von Ein-/Aus-Steuersignalen zeigt, die an die Vielzahl der Zweige des Inverters angelegt werden, und eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom von dem In­ verter und auch Ströme, die durch die Vielzahl der Zweige fließen, zeigt;

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion ei­ nes Beispiels einer Lasersteuerschaltung wiedergibt, welche die Fähigkeit hat, ein Paar von Ein-/Aus- Steuersignalen miteinander auszutauschen und ein an­ deres Paar von Ein-/Aus-Steuersignalen auszutauschen, um die Vielzahl der Zweige, die den Inverter bilden, zu steuern;

Fig. 14 zeigt einen Zeitsteuerplan, der Operationen der La­ sersteuerschaltung von Fig. 13 veranschaulicht;

Fig. 15(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer Variante der Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung von Fig. 1 oder 2 wiedergibt, mit der beabsichtigt ist, einen Überstrom zu verhindern, der durch eine abrupte Aufladung der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren verursachten wird, die in je­ dem der vier Arme oder Zweige angeordnet sind, wenn eine Gleichstromversorgung eingeschaltet wird;

Fig. 15(b) ist ein Zeitsteuerplan, der ein Beispiel der Opera­ tionen des Laserstromversorgungsgerätes von Fig. 15(a) zeigt;

Fig. 15(c) ist ein Zeitsteuerplan, der ein anderes Beispiel der Operationen des Laserstromversorgungsgerätes von Fig. 15(a) zeigt;

Fig. 16(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer anderen Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 oder 2 wiedergibt, mit der beabsichtigt ist, einen Überstrom zu verhin­ dern, der durch ein abruptes Aufladen der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren verursacht wird, die in jedem der vier Zweige enthalten sind, wenn eine Gleichstromversorgung eingeschaltet wird;

Fig. 16(b) ist ein Zeitsteuerplan, der ein Beispiel der Opera­ tionen des Laserstromversorgungsgerätes von Fig. 16(a) zeigt;

Fig. 17 ist ein Zeitsteuerplan, der die Wellenformen einer Ausgangsspannung und einen Entladestrom von dem In­ verter eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer Variante der Ausführungsform von Fig. 1 oder 2 wie­ dergibt;

Fig. 18 ist ein Zeitsteuerplan, der die Wellenformen einer Ausgangsspannung und einen Entladestrom von dem In­ verter eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer anderen Variante der Ausführungsform von Fig. 1 oder 2 zeigt;

Fig. 19 ist ein Zeitsteuerplan, der die Wellenformen einer Ausgangsspannung von dem Inverter eines herkömmlichen Laserstromversorgungsgerätes veranschaulicht;

Fig. 20(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion einer Lasersteuerschaltung des La­ serstromversorgungsgerätes von Fig. 1 zeigt;

Fig. 20(b) ist ein Zeitsteuerplan, der Operationen der Laser­ steuerschaltung von Fig. 20(a) zeigt;

Fig. 21(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion einer Lasersteuerschaltung des La­ serstromversorgungsgerätes von Fig. 2 darstellt;

Fig. 21(b) ist ein Zeitsteuerplan, der Operationen der Laser­ steuerschaltung von Fig. 21(a) wiedergibt;

Fig. 22(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes zeigt, welches mit einem Beispiel eines Mechanismus ausgestattet ist, um Verluste zu reduzieren, die in dem Inverter erzeugt werden, und zwar gemäß einer Va­ riante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 oder 2;

Fig. 22(b) ist ein Zeitsteuerplan, der Operationen des Laser­ stromversorgungsgerätes von Fig. 22(a) wiedergibt;

Fig. 23 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes ver­ anschaulicht, welches mit einem anderen Beispiel des Mechanismus ausgestattet ist, um Verluste zu reduzie­ ren, die in dem Inverter erzeugt werden, und zwar ge­ mäß einer anderen Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 oder 2;

Fig. 24 ist ein Blockschaltbild, welches die Konstruktion von jeder einer Vielzahl von Treiberschaltungen wieder­ gibt, wie sie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist;

Fig. 25 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines Hauptteiles eines Laserstromver­ sorgungsqerätes zeigt, welches einen Fehlerdetektor­ mechanismus aufweist, um das Auftreten eines Fehlers in einer Vielzahl von Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schaltern zu detektieren, die in Reihe geschaltet in einem Paar von Zweigen angeordnet sind, gemäß einer Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung, wie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist;

Fig. 26 ist ein Diagramm, welches die Konstruktion einer La­ servorrichtung zeigt;

Fig. 27 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer äqui­ valenten Schaltung eines Paares von Dielektrika und eines Entladungsbereiches der Laservorrichtung von Fig. 26;

Fig. 28 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines herkömmlichen Laserstromversor­ gungsgerätes zeigt;

Fig. 29 ist ein Diagramm, welches die Betriebsweisen des her­ kömmlichen Laserstromversorgungsgerätes von Fig. 28 wiedergibt;

Fig. 30 ist ein Diagramm, welches die Charakteristika von La­ serlicht zeigt, welches bei einer Laserbearbeitung erforderlich ist; und

Fig. 31(a) bis 31(d) sind Diagramme, die Spannungen über der Kapazität eines Entladungsbereiches der Laservorrich­ tung von Fig. 26 zeigen.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild dargestellt, welches die Grundkonstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß ei­ ner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ferner zeigt Fig. 2 ein Blockschaltbild, welches die Grundkonstruktion eines Laserstromversorgungsgerätes gemäß einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung wiedergibt. Wie in den Figuren darge­ stellt ist, ist das Laserstromversorgungsgerät der vorliegenden Erfindung mit einer Vielzahl von Hochspannungsschaltern 13, ei­ ner Vielzahl von Gatterschaltungen 14, von denen jede dazu dient, einen entsprechenden Hochspannungsschalter 13 zu trei­ ben, zwei Gatterstromversorgungen 15, von denen jede dazu dient, Energie entsprechenden zwei der Vielzahl der Gatter­ schaltungen 14 zuzuführen, einer Gleichstromversorgung 10, die zwei Gleichstromversorgungseinheiten 16 umfaßt, um die gleiche Gleichsstromausgangsspannung (Ea/2) zu liefern, einer Laser­ steuerschaltung 17, einem optischen Oszillator 18 zum Liefern von optischen Ein-/Aus-Steuersignalen zu jeweils der Vielzahl der Gatterschaltungen, einer Vielzahl von optischen Fasern 20, über die die Vielzahl der optischen Ein-/Aus-Steuersignale übertragen werden, und einen Stromsensor 19 ausgestattet.

Der optische Oszillator 18 wandelt eine Vielzahl von Ein-/Aus- Steuersignalen, die durch die Lasersteuerschaltung 17 geliefert werden, in eine Vielzahl von äquivalenten optischen Ein-/Aus- Steuersignalen um und liefert diese dann zu der Vielzahl der Gatterschaltungen 14, und zwar jeweils über die Vielzahl der optischen Fasern 20. Jede Gatterstromversorgung 15 schickt Energie zu entsprechenden zwei der Vielzahl der Gatterschaltun­ gen 14. Die Hochspannungsstromversorgung 10 ist in zwei Gleich­ strom-Stromversorgungseinheiten 16 aufgeteilt, die in Reihe liegen, und der Zwischenpunkt zwischen diesen ist mit Erde ver­ bunden. Daher kann ein Maximalwert der Spannung, der an jeder Stelle der Schaltungsanordnung erscheint, auf die elektromoto­ rische Kraft (Ea/2) von einer Gleichstromversorgung 16 begrenzt werden. Die Auslegung der Spannungsfestigkeit wird einfacher gestaltet und daher kann das Laserstromversorgungsgerät kleiner gestaltet werden. Ferner ist ein Paar von Ausgangsreaktanzspu­ len 12 für die Entladungslast vorgesehen. Die Ausgangsreaktanz­ spulen des Paares der Ausgangsreaktanzspulen 12 haben den glei­ chen Induktivitätswert. Als ein Ergebnis besitzen beide Enden der Entladungslast die gleiche absolute Spannung gegenüber Er­ de. Die Auslegung der Spannungsfestigkeit wird somit sehr viel einfacher gestaltet und es kann daher das Laserstromversor­ gungsgerät noch weiter in der Größe reduziert werden.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Vielzahl der Hochspan­ nungsschalter 13 direkt Ein-/Aus-Schaltoperationen hinsichtlich der Gleichsstromausgangsspannung von der Hochspannungsstromver­ sorgung 10 durchführen, kann die Forderung nach einem hoch transformierenden Transformator beseitigt werden. Daher wird die Induktivität, die zwischen dem Ausgang des Vollbrückenin­ verters vorhanden ist, der mit der Vielzahl der Hochspannungs­ schalter 13 ausgestattet ist, und der Last, angenähert bestimmt durch das Paar der Ausgangsreaktanzspulen 12, die zwischen die Vielzahl der Hochspannungsschalter 13 und der Last eingefügt sind. Da die Gesamtinduktivität des Paares der Ausgangsreak­ tanzspulen 12 auf einen angemessen kleinen Wert reduziert wer­ den kann, kann die Betriebsfrequenz des Inverters erhöht werden und damit kann die Entladungsleistung erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die Laserintensität erhöht werden.

Der Inverter nach der vorliegenden Erfindung besteht aus vier Zweigen G1 bis G4, von denen jeder einen Hochspannungsschalter 13 und eine Gatterschaltung 14 enthält. Wie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist, sind zwei Zweige G1 und G3 von diesen mit dem po­ sitiven Anschluß der Gleichstromversorgung 10 verbunden, und die verbleibenden zwei Zweige G2 und G4 sind mit dem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung 10 verbunden. Im folgenden werden die zwei Zweige G1 und G3, die mit dem positiven An­ schluß der Gleichstromversorgung 10 verbunden sind, als Hoch­ spannungszweige bezeichnet, und die verbleibenden zwei Zweige G2 und G4, die mit dem negativen Anschluß der Gleichstromver­ sorgung 10 verbunden sind, werden als Niedrigspannungszweige bezeichnet. Um als nächstes auf Fig. 3 einzugehen, so ist in dieser ein schematisches Schaltungsdiagramm veranschaulicht, welches die detaillierte Konstruktion eines Teiles des Laser­ stromversorgungsgerätes zeigt, welches ein Paar von Hochspan­ nungs- und Niedrigspannungszweigen enthält, die mit einem Paar von zwei Gatterschaltungen 14 und einem Paar von zwei Hochspan­ nungsschaltern 13 und einer Gatterstromversorgung 15 ausgestat­ tet sind. Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Gatterstromver­ sorgung 15 mit einem Transformator ausgestattet, der eine Pri­ märwicklung 22 enthält, die mit einer herkömmlichen Stromver­ sorgung 21 verbunden ist, und eine Vielzahl von Sekundärwick­ lungen 24 und einen Kern 23 besitzt. Es existieren Streukapazi­ täten Cpx0 und Cpx zwischen dem Kern 24 und der Vielzahl der Sekundärwicklungen 24, und es existieren Streukapazitäten Cs zwischen irgendwelchen zwei Nachbar-Sekundärwicklungen 24. Jede Gatterschaltung 14 enthält eine Vielzahl von Treiberschaltungen 26. Jeder Hochspannungsschalter 13 enthält eine Vielzahl von Spannungsteilerkondensatoren 25 und eine Vielzahl von Schalter­ stufen, von denen jede aus einem Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter 27 besteht.

Wenn eine Wechselspannung von der kommerziellen Stromversorgung 21 der Primärwicklung 22 zugeführt wird, erscheinen eine Viel­ zahl von Spannungen an einer Vielzahl von Sekundärwicklungen 24 (W1 bis W12). Solche Spannungen, die an der Vielzahl der Sekun­ därwicklungen 24 des Transformators erzeugt werden, werden zu der Vielzahl der Treiberschaltungen 26 zugeführt, die in den zwei Gatterschaltungen enthalten sind. Im Ansprechen auf die optischen Ein-/Aus-Steuersignale, die daran über eine Vielzahl von optischen Fasern 20 angelegt werden, kann die Vielzahl der Treiberschaltungen 26 Spannungen erzeugen, um die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 27 zu treiben, die je­ weils in den zwei Hochspannungsschaltern 13 enthalten sind. Da solche Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 27 in Reihe ge­ schaltet sind, erfüllen sie als Ganzes eine Hochspannungsanfor­ derung, obwohl jeder von diesen nur eine kleine Spannungsfe­ stigkeit besitzt. Solch eine Konstruktion, bei der die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter in Reihe geschaltet sind, kann die Forderung nach einem Hochfrequenztransformator, wie dies an früherer Stelle erwähnt wurde, beseitigen. Daher wird die Induktivität, die zwischen dem Ausgang des Vollbrücken­ inverters, der die Vielzahl der Hochspannungsschalter 13 enthält, und der Last existiert, angenähert durch das Paar der Ausgangsreaktanzspulen 12 bestimmt werden, die zwischen die Vielzahl der Hochspannungsschalter 13 und der Last, wie dies an früherer Stelle erwähnt wurde, eingefügt sind. Da die Gesamtin­ duktivität des Paares der Ausgangsreaktanzspulen 12 so gewählt werden kann, daß sie in angemessener Weise einen kleinen Wert hat, kann die Betriebsfrequenz des Inverters erhöht werden und damit kann die Entladungsleistung vergrößert werden. Als ein Ergebnis kann die Laserintensität vergrößert werden.

In Fig. 4 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm dargestellt, welches die Konstruktion von einer Schalterstufe zeigt, das heißt einen Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 27, der in einem Hochspannungsschalter 13 enthalten ist. Wie in der Figur dargestellt ist, enthält ein Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter 27 einen MOSFET 30, eine Dämpfungsdiode (snubber diode) 33, einen Dämpfungskondensator (snubber capacitor) 34, einen Dämpfungswiderstand (snubber resistor) 35, eine Zener­ diode 36, einen Klemmgatterwiderstand 37, einen Klemmwiderstand 38 und einen Klemm-FET 39. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist in einer Schalterstufe eine Dämpfungsschaltung, in welcher der Dämpfungskondensator 34 und der Dämpfungswiderstand 38 zueinan­ der parallel geschaltet sind, und die Dämpfungsdiode 33, die in Reihe mit sowohl dem Dämpfungskondensator als auch dem Dämp­ fungswiderstand geschaltet ist, parallel zu dem MOSFET 30 ge­ schaltet. Ferner ist eine Klemmschaltung parallel zu dem Dämp­ fungskondensator 34 geschaltet, wobei die Klemmschaltung die Zenerdiode 36 enthält und wobei der Gateanschluß des Klemm-FET 39 mit der Anode der Zenerdiode 36 verbunden ist und dessen Drainanschluß mit der Kathode der Zenerdiode 36 verbunden ist, und wobei der Widerstand 37 zwischen den Gateanschluß und den Sourceanschluß des Klemm-FET 39 geschaltet ist und der Wider­ stand 38 mit einem Ende mit dem Dämpfungskondensator 34 verbun­ den ist und mit dem anderen Ende mit der Kathode der Zenerdiode 36 verbunden ist.

Jede Schalterstufe kann alternativ zwei MOSFETs aufweisen, die parallel geschaltet sind. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersehen wer­ den kann, sind eine Vielzahl von MOSFETs 30 in jedem Hochspan­ nungsschalter 13 in Reihe geschaltet, da die Vielzahl der Hoch­ geschwindigkeitshalbleiterschalter 27 innerhalb jedes Hochspan­ nungsschalters 13 in Reihe geschaltet sind. Die Vielzahl der Treiberschaltungen 26 innerhalb jeder Gatterschaltung 14 kann die Vielzahl der MOSFETs 30 innerhalb eines entsprechenden Hochspannungsschalters gleichzeitig treiben. Als ein Ergebnis kann die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 27 innerhalb eines Hochspannungsschalters 13 z. B. die erste bis sechste Stufe (STAGE1 bis STAGE6), wie in Fig. 3 gezeigt ist, gleichzeitig eingeschaltet werden. In ähnlicher Weise können die siebte bis zwölfte Stufe (STAGE7 bis STAGE12) gleichzeitig eingeschaltet werden. Somit können die Hochspannungs-Inver­ tieroperationen dadurch realisiert werden, indem abwechselnd die erste bis sechste Stufe (STAGE1 bis STAGE6), die in einem des Paares der Hochspannungsschalter 13 enthalten sind, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und die siebte bis zwölfte Stufte (STAGE7 bis STAGE12), die in dem anderen einen des Paares der Hochspannungsschalter 13 enthalten sind, eingeschaltet werden.

Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt ist, jede der Vielzahl der Treiber­ schaltungen 26, die in einem Paar der Gatterschaltungen 14 ent­ halten sind, eine Wechselspannung von jedem der Vielzahl der unabhängigen Sekundärwicklungen 24 empfängt, so wandelt jede der Vielzahl der Treiberschaltungen 26 die Wechselspannung in eine Gleichspannung um und verwendet dann die Gleichspannung als eine Stromversorgung, um ein optisches Ein-/Aus- Steuersignal zu verarbeiten, welches über eine optische Faser 20 daran angelegt wird. In Fig. 5 ist eine Ansicht dargestellt, die die detaillierte Konstruktion des Transformators von Fig. 3 zeigt, der für eine Gatterstromversorgung 15 vorgesehen ist. Wie in der Figur gezeigt ist, enthält der Transformator einen Kern 40 und einen Isolator 41, um eine elektrische Isolation unter der Vielzahl der Sekundärwicklungen 24 vorzusehen. Die Vielzahl der Sekundärwicklungen 24 sind ihrerseits um den Kern gewickelt, so daß jede von diesen über einer anderen Sekundär­ wicklung liegt, wobei die Primärwicklung 22 gemeinsam von der Vielzahl der Sekundärwicklungen 24 verwendet wird. Die am wei­ testen außen liegenden Sekundärwicklungen 7 W und 6 W besitzen die höchste Spannungsfestigkeit gegenüber der Primärwicklung 22. Im Gegensatz dazu besitzen die am weitesten innen liegenden Sekundärwicklungen 12 W und 1 W die geringste Spannungsfestig­ keit. Jeder der am weitesten innen liegenden Sekundärwicklungen 12 W und 1 W können eine große Streukapazität zwischen sich selbst und der Primärwicklung 22 aufweisen und auch eine große Streukapazität zwischen sich selbst und dem Kern 40 aufweisen.

Wenn daher eine Änderung in der Spannungsdifferenz zwischen je­ der der am weitesten innen gelegenen Sekundärwicklungen 12 W und 1 W und entweder der Primärwicklung 22 oder dem Kern 40 auf­ tritt, fließt eine große Strommenge, um die oben erwähnte Streukapazität zu laden, und die durch das Laden der Streukapa­ zität erzeugte Wärmemenge wird daher erhöht. Da im allgemeinen der Kern 40 geerdet ist, besitzt die Primärwicklung 22 einen bestimmten Potentialwert von angenähert Erde. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die am weitesten innen liegende Sekundär­ wicklung 1 W mit dem Teil des unteren Zweiges mit der tiefsten Spannung verbunden, das heißt dem Niedrigspannungszweig, der auf der unteren Seite von Fig. 3 veranschaulicht ist, während die andere am weitesten innen liegende Sekundärwicklung 12 W mit dem Teil des oberen Zweiges mit der höchsten Spannung verbunden ist, das heißt dem Hochspannungszweig, der auf der oberen Seite von Fig. 3 veranschaulicht ist. Da, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der zwischenliegende Punkt der Hochspannungs- Gleichstromversorgung 10 geerdet ist, entsprechen Änderungen in den Potentialen der am weitesten innen liegenden Sekundärwick­ lungen 1 W und 2 W gegenüber den Potentialen der Primärwicklung 22 und dem Kern 40 den Änderungen in den Potentialen jeweils des negativen und positiven Anschlusses der Hochspannungs- Gleichstromversorgung 10. Die Konfiguration der Vielzahl der Sekundärwicklungen 24 macht es somit möglich, Änderungen in den Potentialen der am weitesten innen liegenden Sekundärwicklungen 1 W und 2 W gegenüber denjenigen der Primärwicklung 22 und des Kernes 40 minimal zu gestalten und sie reduzieren somit die Größe oder Menge des Ladestromes. Die an den Transformator an­ gekoppelte Last kann auf ein Minimum reduziert werden. Als ein Ergebnis wird die Zuverlässigkeit des Laserstromversorgungsge­ rätes ausgeprägt verbessert.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist jeder der zehn Kondensatoren C2 bis C11 parallel zu jeder der zweiten bis elften Stufe (STAGE2 bis STAGE11) geschaltet, die in einem Paar der Hoch­ spannungs- und Niedrigspannungszweige enthalten sind. Solche Kondensatoren C2 bis C11 dienen dazu, die Spannungen über der zweiten bis elften Stufe zu glätten. Um als nächstes auf die Fig. 6(a) und 6(b) einzugehen, so sind in diesen Ansichten dar­ gestellt, um die Berechnung der Spannungen über der ersten bis elften Stufe ohne die Kondensatoren C2 bis C11 zu erläutern. Wenn die Hochspannungsstromversorgung 10 die Gleichsstromaus­ gangsspannungen von ± 3 kV erzeugt und die Ausgangskapazität von jeder Stufe gleich 400 pF beträgt, so liegt die Streukapa­ zität Cs zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Sekundärwick­ lungen bei 100 pF und die Streukapazität Cpx zwischen dem Kern 23 des Transformators und jeder der Vielzahl der Sekundärwick­ lungen, anders als die am weitesten innen liegenden Sekundär­ wicklungen 1 W und 12 W, liegt bei 10 pF, wobei die Kapazitäten, die an die siebte bis elfte Stufe angeschlossen sind, in Fig. 6(a) gezeigt sind, und die Kapazitäten, die an die erste bis sechste Stufe angeschlossen sind, in Fig. 6(b) gezeigt sind. Wie in den Fig. 6(a) und 6(b) gezeigt ist, ist die äquivalente Parallelkapazität von einer der elften und sechsten Stufen kleiner als diejenigen der anderen Stufen, und zwar um die Streukapazität Cs zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Se­ kundärwicklungen. Da mit anderen Worten keine Sekundärwicklung mit dem Drainanschluß von jedem der sechsten und zwölften Stu­ fen verbunden ist, enthält jede der sechsten und zwölften Stufe keine Streukapazität Cs zwischen irgendwelchen zwei benachbar­ ten Sekundärwicklungen. Die Streukapazität Cpx0 zwischen dem Kern 23 und dem Transformator und jeder der am weitesten innen liegenden Sekundärwicklungen 1 W und 12 W ist größer als die Streukapazität Cpx und ist angenähert gleich der Streukapazität Cs zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Sekundärwicklungen, da die am weitesten innen liegenden Sekundärwicklungen W1 und W12 in der Nachbarschaft der Primärwicklung 22 gewickelt sind und einen Potentialwert von angenähert Erde besitzen. Die Kapa­ zität von jeder der ersten und zwölften Stufe gegenüber Erde beträgt daher 100 pF, wie dies in den Fig. 6(a) und 6(b) ge­ zeigt ist. Fig. 6(a) zeigt die Ladungsmengen, die in den Hoch­ spannungsschalter übertragen werden, welcher die siebte bis zwölfte Stufe enthält, wenn jede der siebten bis zwölften Stu­ fen einen Übergang von ihrem Einschaltzustand in ihren Aus­ schaltzustand erfahren und jede der ersten bis sechsten Stufe einen Übergang von deren Ausschaltzustand in deren Einschaltzu­ stand erfahren und beide Enden von jeder der siebten bis zwölf­ ten Schaltstufen Potentiale haben, wie sie in der Figur gezeigt sind. Die tatsächlichen Ladungsmengen, die in den Hochspan­ nungsschalter übertragen werden, sind geringfügig verschieden von denjenigen, wie sie in Fig. 6(a) gezeigt sind, da beide En­ den von jeder der siebten bis zwölften Schaltstufe Potentiale aufweisen, die von denjenigen verschieden sind, wie sie in Fig. 6(a) gezeigt sind, und zwar entsprechend den Spannungsteilungs­ bedingungen. Fig. 6(b) zeigt die Ladungsmengen, die in den Hochspannungsschalter übertragen werden, der die erste bis sechste Stufe enthält, wenn jede der ersten bis sechsten Stufe einen Übergang von deren Ausschaltzustand in deren Einschaltzu­ stand erfährt und jede der ersten bis sechsten Stufen einen Übergang von deren Einschaltzustand in deren Ausschaltzustand erfahren und beide Enden von jeder der ersten bis sechsten Schaltstufen Potentiale haben, wie sie in der Figur gezeigt sind. Um als nächstes auf Fig. 7(a) einzugehen, so ist in die­ ser ein Graph veranschaulicht, um die äquivalenten gemeinsam verwendeten Spannungen zu zeigen, die durch Teilen der Ladungs­ mengen, welche durch die siebte bis zwölfte Stufe hindurch ge­ leitet werden, jeweils durch die äquivalenten Parallelkapazitä­ ten dieser Stufen erhalten werden. In ähnlicher Weise zeigt Fig. 7(b) einen Graphen, um die äquivalenten gemeinsam verwen­ deten Spannungen zu zeigen, die durch teilen der Ladungsmengen, die durch die erste bis sechste Stufe hindurch geleitet werden, durch die äquivalenten Parallelkapazitäten dieser Stufen je­ weils erhalten werden. Wie aus den Figuren ersehen werden kann, führt die Stufe (z. B. die sechste Stufe (STAGE6) oder die sieb­ te Stufe (STAGE7)), die am nächsten zum Ausgangsanschluß von jedem Zweig liegt, die höchste gemeinsam verwendete Spannung. Um eine Nichteinheitlichkeit der gemeinsam verwendeten Spannun­ gen über der Vielzahl der Schalterstufen zu beseitigen, benöti­ gen diese Parallelkapazitäten, die relative Werte haben, wie dies in den Fig. 7(a) und 7(b) gezeigt ist. Jedoch benötigt die erste Stufe keine zusätzliche Kapazität, die zu dieser parallel geschaltet ist, da die Stufenkapazität, die erforderlich ist, die kleinste ist, wie dies in Fig. 7(b) gezeigt ist. In ähnli­ cher Weise ist keine zusätzliche Kapazität parallel zu der zwölften Stufe geschaltet, wie dies in Fig. 7(a) gezeigt ist. Somit gibt die Vielzahl der Kondensatoren C2 bis C11 von Fig. 3 die Parallelkapazitäten wieder, die relative Werte besitzen, wie dies durch die Beziehung von den Fig. 7(a) und 7(b) ange­ zeigt ist, um die Nichteinheitlichkeit der gemeinsam verwende­ ten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen zu beseiti­ gen. Mit anderen Worten, je näher der Ausgangsanschluß zu jedem Zweig liegt, eine desto größere Parallelkapazität benötigt jede Schalterstufe. Als ein Ergebnis kann die Einheitlichkeit der gemeinsam verwendeten Spannungen über der Vielzahl der Schal­ terstufen, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind realisiert werden und damit wird die Zuverlässigkeit des Laser­ stromversorgungsgerätes in sehr ausgeprägter Weise verbessert.

Als nächstes wird auf Fig. 8 Bezug genommen, die ein schemati­ sches Schaltungsdiagramm einer Variante veranschaulicht, bei der die Vielzahl der Kondensatoren C2 bis C11, die an beide En­ den von jeweils der Vielzahl der Stufen angeschaltet sind, um die Spannungen über diesen Stufen zu glätten, durch eine Viel­ zahl von Widerständen 250 ersetzt sind. Wie in den Fig. 7(a) und 7(b) gezeigt ist, gilt, je näher der Ausgangsanschluß von jedem Zweig liegt, desto höher liegt die gemeinsam verwendete Spannung von jeder Schalterstufe. Je näher daher der Ausgangs­ anschluß von jedem Zweig liegt, ein desto kleinerer Widerstand 250 wird parallel zu jeder Schalterstufe geschaltet. Mit ande­ ren Worten werden die Widerstandswerte der Vielzahl der Wider­ stände so gewählt, daß sich die folgenden Gleichungen erstellen lassen:

R6 < R5 < R4 < R3 < R2 < R1
und R7 < R8 < R9 < R10 < R11

Als ein Ergebnis kann die Einheitlichkeit der gemeinsam verwen­ deten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen, die in jedem der Vielzahl der Zweige enthalten sind, realisiert wer­ den. Auf diese Weise kann, das heißt durch Vermindern der Wi­ derstandswerte der Vielzahl der Widerstände 250 in dem Maße, in dem sie näher an dem Ausgangsanschluß von jedem Zweig liegen, die Einheitlichkeit der gemeinsam verwendeten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, realisiert werden und es kann damit die Zuverlässigkeit des Laserstromversorgungsgerätes in sehr ausge­ prägter Weise verbessert werden.

Als nächstes folgt eine Beschreibung der Betriebsweise der Dämpfungsschaltung (snubber circuit), die in jeder Schalterstu­ fe enthalten ist, unter Hinweis auf Fig. 4. Die Dämpfungsschal­ tung umfaßt die Dämpfungsdiode 33, den Dämpfungskondensator 34 und den Dämpfungswiderstand 35 und dient dazu, eine Überspan­ nung zu absorbieren, die aufgrund einer fehlenden Synchronisa­ tion unter der Vielzahl der Schalterstufen erzeugt wird, wenn diese gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden. Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen die Funktionalität der Dämpfungsschaltung. Hinsichtlich Einzelheiten des Betriebes und der Funktionalität der Dämpfungsschaltung wird auf die Literaturstelle Japanese Electric Society Paper Journal Vol. D-113, Nr. 1, hingewiesen.

Das Produkt aus dem Kapazitätswert des Dämpfungskondensators 34 und dem Widerstandswert des Dämpfungswiderstandes 35 ist im voraus eingestellt, so daß dieses ausreichend größer ist als die Schaltrate, mit der jeder der Vielzahl der Zweige einge­ schaltet wird. Es wird daher eine erhebliche Gleichspannung an den Dämpfungskondensator 34 angelegt. Fig. 9(a) zeigt den Fall, bei dem jede Stufe keine Dämpfungsschaltung enthält. Wenn in diesem Fall beispielsweise lediglich eine Stufe Qn verzögert wird, erscheint eine Überspannung an der gemeinsam verwendeten Spannung Vqn über der Stufe qn. Fig. 9(b) zeigt den Fall, bei dem jede Stufe die Dämpfungsschaltung enthält. In diesem Fall ergibt sich selbst dann, wenn eine Stufe qn verzögert ist, eine leichte Spannungszunahme ΔV, da der Dämpfungskondensator 34 der Stufe die Überspannung absorbiert. Solch eine Spannungszunahme ΔV kann dadurch vermindert werden, indem der Kapazitätswert des Dämpfungskondensators 34 auf einen großen Wert eingestellt wird. Die Spannungszunahme ΔV in dem Dämpfungskondensator 34 wird über den Dämpfungswiderstand 35 innerhalb einer Zeitperi­ ode abgebaut oder entladen, während welcher der Inverter keinen Ausgangsimpuls liefert. Die Spannung des Dämpfungskondensators 34 wird somit auf deren Ursprungswert in einer kurzen Zeit zu­ rückgeführt. Da die Entladung des Dämpfungskondensators 34 le­ diglich über den Dämpfungswiderstand 35 erfolgt, erhöht eine Erhöhung des Kapazitätswertes des Dämpfungskondensators 34 den Verlust nicht. Bei dieser Konstruktion dient der Dämpfungswi­ derstand 35 dazu, eine Vielzahl von gemeinsam verwendeten Span­ nungen über der Vielzahl der Stufen zu glätten als auch dem Dämpfungskondensator die Möglichkeit zu bieten, entladen zu werden. Selbst wenn keine Spannungszunahme ΔV an dem Dämpfungs­ kondensator 34 auftritt, wird die gemeinsam verwendete Spannung an den Dämpfungswiderstand 35 zu allen Zeitpunkten angelegt und es wird daher die gemeinsam verwendete Spannung mit einer Ab­ nahme in dem Widerstandswert des Dämpfungswiderstandes 35 redu­ ziert. Wie an früherer Stelle erläutert worden ist, je näher der Ausgangsanschluß von jedem Zweig liegt, desto größer ist die gemeinsam verwendete Spannung, die jede Schalterstufe be­ sitzt. Indem man daher den Widerstandswert von jedem der Viel­ zahl der Dämpferwiderstände 35 reduziert, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, und zwar mit Näherliegen an dem Ausgangsanschluß von jedem Zweig, kann die Einheitlich­ keit der Vielzahl der gemeinsam verwendeten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen in jedem Zweig realisiert werden. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Vielzahl der Dämp­ ferwiderstände 35 innerhalb der ersten bis zwölften Stufe mit Rp1 bis Rp12 bezeichnet sind, so können die Widerstandswerte solcher Dämpferwiderstände so eingestellt werden, daß sich die folgenden Gleichungen aufstellen lassen:

Rp6 < Rp5 < Rp4 < Rp3 < Rp2 < Rp1
und Rp7 < Rp8 < Rp9 < Rp10 < R11

In dieser Weise kann, das heißt durch Vermindern des Wider­ standswertes von jedem der Vielzahl der Dämpferwiderstände 35 mit zunehmendem Näherliegen an dem Ausgangsanschluß von jedem Zweig, die Einheitlichkeit der Vielzahl der gemeinsam verwende­ ten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen, die in je­ dem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, realisiert werden und damit läßt sich die Zuverlässigkeit des Laserstromversor­ gungsgerätes in sehr ausgeprägter Weise verbessern.

Die Zenerdiode 36, der Klemmgatterwiderstand 37, der Klemmwi­ derstand 38 und der Klemm-FET 39 bilden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Klemmschaltung, die dazu dient, einen Maximalwert der Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 zu begrenzen. Wie an früherer Stelle erwähnt wurde, fließt ein Strom in den Dämp­ fungskondensator 34, um die Überspannung zu absorbieren, die aufgrund des Fehlens der Synchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen erzeugt wird. Als ein Ergebnis steigt die Span­ nung des Dämpfungskondensators 34 an. Der Spannungsanstieg wird dann über den Dämpfungswiderstand 35 abgebaut. Es braucht daher kaum erwähnt zu werden, daß dann, wenn die elektrische Größe des Dämpfungskondensators 34 relativ klein ist, die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 auf ihren originalen Wert zu­ rückkehrt und dieser somit auf seinen Ursprungszustand unmit­ telbar zurückgeführt wird, und zwar selbst dann, wenn die Span­ nungszunahme an dem Dämpfungskondensator 34 groß ist, da, je kleiner die elektrische Größe des Dämpfungskondensators 34 ist, je größer die Entladungsfähigkeit desselben ist. Mit anderen Worten, wenn der Dämpfungskondensator 34 einen hohen Grad an Entladungsfähigkeit hat, kann der Dämpfungskondensator 34 in einen Zustand gebracht werden, in welchem er auf einer hohen Spannung gehalten wird, selbst wenn er eine Anzahl von Malen einen Spannungsanstieg erfährt und eine ernst zu nehmende Fehl­ synchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen auftritt. Dies führt dazu, einen Durchschlag in dem MOSFET 30 zu verhin­ dern. Die Klemmschaltung bietet solch eine Funktionalität. Um als nächstes auf Fig. 10 einzugehen, so zeigt diese einen Gra­ phen, der den Strom i_s1 zeigt, der durch den Dämpfungswiderstand 35 fließt, den Strom i_z1 zeigt, der durch den Klemmwiderstand 38 fließt, und den Entladungsstrom i_x zeigt, der sich von dem Dämpfungskondensator 34 bei der Spannung über dem Dämpfungskon­ densator 34 entlädt. Wie an früherer Stelle erwähnt worden ist, besteht die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 angenä­ hert aus einer Gleichspannung. Wenn die Spannung des Dämpfungs­ kondensators 34 ansteigt und die Zenerdiode 36 dann ihre Durch­ bruchsspannung Vz erreicht, so wird eine Spannung an den Gate­ anschluß des Klemm-FET 39 angelegt. Als ein Ergebnis beginnt ein Strom plötzlich zu fließen, und zwar durch die Reihenschal­ tung, die aus dem Klemmwiderstand 38 und dem Klemm-FET 39 be­ steht (der Klemm-FET 39 dient als ein Spannungsverstärker) und es wird daher der Entladestrom von dem Dämpfungskondensator 34 erhöht. Wenn beispielsweise der Wert der Durchbruchsspannung Vz der Zenerdiode 36 so gewählt wird, daß sie geringfügig kleiner ist als der Wert der Vielzahl der gleichermaßen gemeinsam ver­ wendeten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen (das heißt Ea/n, worin n die Zahl der Vielzahl der Schalterstufen angibt, die in Reihe zwischen beiden Enden der Gleichstromver­ sorgung 10 angeschaltet sind), fließt der Entladestrom plötz­ lich von dem Dämpfungskondensator 34 heraus, wenn die Entlade­ kapazitätsspannung einen Wert erreicht, der geringfügig kleiner ist als (Ea/n). Wenn dann die Spannung des Dämpfungskondensa­ tors etwa (Ea/n) erreicht, erreicht der Entladestrom, der aus dem Dämpfungskondensator 34 heraus entladen wird, einen großen Wert. Da somit dann, wenn die Spannung über jedem der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren (Ea/n) erreicht, die Entladungsfä­ higkeit von jeder der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren 34 erhöht wird, kann jeder der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren 34 nicht in einen Zustand verbracht werden, in welchem dieser auf einer hohen Spannung gehalten wird, selbst wenn ein Mangel an Synchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen wie­ derholt eine Anzahl von Malen auftritt und eine ernst zu neh­ mende Fehlsynchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen auftritt. Dies führt dazu, daß ein Durchbruch in dem MOSFET 30 am Auftreten verhindert wird. Wenn eine ernst zu nehmende Fehl­ synchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen, die in Reihe liegen, auftritt, so steigt die Spannung des Dämpfungs­ kondensators 34 an, so daß er auf einer hohen Spannung gehalten wird. Da jedoch der Entladungsstrom von dem Dämpfungskondensa­ tor 34 zunimmt, wenn die Spannung des Dämpfungskondensators an­ steigt, steigt die Spannung des Dämpfungskondensators nicht auf einen Pegel, bei dem ein Durchbruch in dem MOSFET 30 auftreten kann. Es ist offensichtlich, daß die Art, wie die Spannung an dem Dämpfungskondensator 34 ansteigt, von dem Klemmwiderstand 38 abhängt. Wenn der Widerstandswert des Klemmwiderstandes 38 auf Null eingestellt wird und die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 36 auf (Ea/n) eingestellt ist, kann die Entladungs­ fähigkeit des Dämpfungskondensators 34 sicher verbessert wer­ den, es kann jedoch die bestimmte Spannung (Ea/n) an den Klemm- FET 39 angelegt werden. Indem man daher den Klemmwiderstand 38 in Reihe mit dem Klemm-FET 39 schaltet, wird die Entladungsfä­ higkeit des Dämpfungskondensators 34 erhöht, nachdem die Span­ nung des Dämpfungskondensators (Ea/n) oder mehr erreicht, wäh­ rend die Spannungsfestigkeit des Klemm-FET 39 reduziert wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Laserstromversorgungsgerätes verbessert wird und die Kosten reduziert werden.

Wie oben erläutert wurde, ist die Schaltungsanordnung, die in Fig. 4 gezeigt ist, derart konstruiert, daß eine Überspannung absorbiert wird, die aufgrund einer Fehlsynchronisation unter der Vielzahl der Schalterstufen, die in Reihe liegen, erzeugt wird, welche in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, und um einen Durchbruch am Auftreten in dem Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter 30 innerhalb jeder der Vielzahl der Stufen zu verhindern. Der Dämpfungskondensator 34, der in jeder der Vielzahl der Schalterstufen enthalten ist, wird auf seine gemeinsam verwendete Spannung unter normalen Betriebsbedingun­ gen aufgeladen. Mit anderen Worten wird der Dämpfungskondensa­ tor 34 auf etwa (Ea/n) aufgeladen. Da der Kapazitätswert des Dämpfungskondensators 34 und der Widerstandswert des Dämpfungs­ widerstandes 35 derart gewählt sind, daß die Zeitkonstante in ausreichender Weise größer ist als die Impulsfolgeperiode Tp, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, liegt in dem Fall, daß der In­ verter wiederholt eine Folge von Wechselstrom-Ausgangsimpulsen mit einer relativ hohen Folgefrequenz liefert, die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 bei etwa (Ea/n). Wenn im Ge­ gensatz hierzu die Impulsfolgeperiode Tp größer ist als die Zeitkonstante, wird die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 niedriger als (Ea/n). Wenn in diesem Fall der Inverter mit den nächsten Operationen startet, wie beispielsweise Bewirken, daß der obere Zweig von Fig. 3 leitend wird, fließt ein hoher Strom, um die Vielzahl der Dämpfungskondensatoren zu laden, die in dem unteren Zweig enthalten sind, deren Spannung abgefallen ist. Wenn ferner die Impulsfolgeperiode Tp entweder extrem lang ist oder unendlich ist (in diesem Fall gibt der Inverter ledig­ lich einen einzelnen Impuls ab), wird die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 angenähert zu Null. In diesem Fall ist die Stromgröße, die zum Laden der Vielzahl der Dämpfungskonden­ satoren erforderlich ist, die in dem unteren Zweig enthalten sind, vergleichbar der Stromstärke oder Strommenge, die fließt, wenn der Zweig kurzgeschlossen wird. Dies führt zu der Verursa­ chung eines. Durchbruchs in dem Hochgeschwindigkeitshalbleiter­ schalter 30 innerhalb jeder der Vielzahl der Stufen in dem un­ teren Zweig von Fig. 3. Fig. 11 zeigt ein Verfahren, um das Auftreten eines Durchbruchs in dem Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter 30 zu verhindern. Innerhalb einer bestimmten Zeit­ periode Tpoff, während welcher der Inverter aussetzt oder un­ terbrochen ist, legt die Lasersteuerschaltung 17 eine Vielzahl von Ein-/Aus-Steuersignalen 51 bis 54 an die Vielzahl der Gat­ terschaltungen 14 über den optischen Oszillator 18 an, um die Vielzahl der Gatterschaltungen 14 derart zu steuern, daß die Paare der Hochspannungszweige G1 und G3 und die Paare der Nied­ rigspannungszweige G2 und G4, wie in Fig. 1 dargestellt ist, abwechselnd zur gleichen Zeit eingeschaltet werden. Während der Aussetz- oder Anhalteperiode Tpoff liefert der Inverter keinen Ausgangsimpuls. Während das Paar der Hochspannungszweige G1 und G3 gleichzeitig eingeschaltet werden, können die Vielzahl der Dämpfungskondensatoren 34, die in der Vielzahl der Stufen in­ nerhalb jedem der Paare der Niedrigspannungszweige G2 und G4 angeordnet sind, geladen werden. In ähnlicher Weise können, während das Paar der Niedrigspannungszweige G2 und G4 gleich­ zeitig eingeschaltet werden, die Vielzahl der Dämpfungskonden­ satoren 34, die in der Vielzahl der Stufen innerhalb jedem der Paare der Hochspannungszweige G1 und G3 angeordnet sind, gela­ den werden. Somit kann die Länge der Intervalle, in denen der Dämpfungskondensator 34 bei jeder Stufe geladen wird, so ge­ wählt werden, daß diese ausreichend kürzer ist als die Entla­ dungszeitkonstante der Differenzschaltung. Indem man daher ei­ nen Lademodus erzeugt, in welchem die Differenzschaltung 34 in­ nerhalb jeder Stufe innerhalb einer bestimmten Zeitperiode Tpoff geladen wird, während welcher der Inverter aussetzt, kann die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34 innerhalb jeder Stufe auf einem bestimmten Wert von etwa (Ea/n) konstant gehal­ ten werden, und zwar ungeachtet der Länge der Aussetzperiode Tpoff. Es besteht somit keine Forderung dafür, einen großen La­ destrom durch den Dämpfungskondensator 34 innerhalb jeder Stufe fließen zu lassen und dies führt zu einer Verhinderung des Auf­ tretens eines Durchbruchs in dem Hochgeschwindigkeitshalblei­ terschalter 30 innerhalb jeder Stufe und trägt damit in erheb­ lichem Ausmaß zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Laser­ stromversorgungsgerätes bei.

In Fig. 12(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm wieder­ gegeben, welches eine äquivalente Schaltung des Laserstromver­ sorgungsgerätes zeigt, wie in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist, um die Ströme zu erläutern, die durch jeden der Vielzahl der Zwei­ ge fließen. In der Figur sind die Vielzahl der Zweige G1 bis G4 von Fig. 1 durch eine Vielzahl von Leistungs-MOSFETs jeweils wiedergegeben. Die Bezugszeichen D1 bis D4 bezeichnen jeweils Zirkulierdioden und C101 bis C104 bezeichnen äquivalente Paral­ lelkapazitäten, von denen jede eine Ausgangskapazität eines entsprechenden Leistungs-MOSFET enthält, die Kapazitäten der Vielzahl der Spannungsteilerkondensätoren 25 jeweils parallel zu der Vielzahl der Schalterstufen innerhalb jedem der Vielzahl der Zweige geschaltet sind, und Streukapazitäten zwischen ir­ gendwelchen benachbarten zwei der Vielzahl der Sekundärwicklun­ gen 29 des Transformators 24 von Fig. 3 bezeichnen, usw. Fig. 12(b) zeigt einen Zeitsteuerplan, der die Wellenformen der Ein-/Aus- Steuersignale S1 bis S4 zeigt, die jeweils an die Vielzahl der Zweige G1 bis G4 angelegt werden, und eine Ausgangsspannung Vout, einen Laststrom Iout und Ströme zeigen, die durch die Vielzahl der Zweige G1 bis G4 fließen, wie in Fig. 12(b) ge­ zeigt ist, wird zu dem Zeitpunkt t1 der zweite Zweig G2 in den leitenden Zustand gebracht. Da sowohl der erste Zweig G1 als auch die dritte Diode D3 vor t1 eingeschaltet worden sind, fließt sowohl ein Strom zum Laden des dritten Kondensators C103 als auch ein Entladungsstrom von dem zweiten Kondensator C102 durch den zweiten Schalter G2 zu dem gleichen Zeitpunkt, bei dem der zweite Zweig G2 eingeschaltet wird. Diese Ströme bilden die Ursache eines Energieverlustes in dem zweiten Zweig G2. Der Verlust enthält einen Verlust aufgrund des Schaltvorganges des Laststromes und Verluste, die durch Laden des dritten Kondensa­ tors C103 verursacht werden und durch Entladen des zweiten Kon­ densators C102 verursacht werden. In ähnlicher Weise wird ein ähnlicher Verlust an Energie in dem dritten Schalter G3 zum Zeitpunkt t3 erzeugt.

Zum Zeitpunkt t2 wird der erste Zweig G1 eingeschaltet. Der er­ ste Kondensator C101 startet dann damit, allmählich mit dem La­ destrom Iout aufgeladen zu werden und gleichzeitig startet der vierte Kondensator 104 damit, Ladungen zu entladen, und zwar in den Laststrom Iout hinein, derart, daß das Aufladen des ersten Kondensators C101 und das Entladen des vierten Kondensators C104 eine Kompensation für Änderungen in den Ladungen derselben untereinander kompensiert. Daher wird kein Verlust in dem er­ sten Zweig G1 zu diesem Zeitpunkt erzeugt. In ähnlicher Weise wird kein Verlust in dem vierten Zweig G4 zu dem Zeitpunkt t4 erzeugt. Wie oben erläutert wurde, sind in einem Zyklus der In­ vertierungsoperation die Verluste, die in dem dritten und dem zweiten Zweig G3 und G2 erzeugt werden, größer als diejenigen die in dem ersten und dem vierten Zweig G1 und G4 erzeugt wer­ den, da jeder der dritten und zweiten Zweige G3 und G2 eine Last enthalten muß, entweder einem Ladevorgang oder Entladevor­ gang des zweiten und dritten Kondensators C102 und C103 oder eines Entladevorganges und eines Ladevorganges von jeweils dem zweiten und dem dritten Kondensator C102 und C103. Solch eine Uneinheitlichkeit der Verluste, die in der Vielzahl der Zweige G1 bis G4 erzeugt werden, komplizieren die Konstruktion eines Kühlmechanismus zum Kühlen der Vielzahl der Zweige G1 bis G4.

Es wird als nächstes auf Fig. 13 Bezug genommen, die ein Block­ schaltbild darstellt, welches eine Konstruktion eines Haupttei­ les eines Beispiels der Lasersteuerschaltung 17 zeigt, der die Fähigkeit hat, die Verluste, die in der Vielzahl der Zweige G1 bis G4 erzeugt werden, einheitlich zu gestalten. Fig. 14 zeigt einen Zeitsteuerplan, der die Operationen der Lasersteuerschal­ tung 17 wiedergibt. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist die Laser­ steuerschaltung 17 mit einer Hochfrequenz- Impulsgeneratorschaltung 51, einer Phasensteuerschaltung 52, einen D-Flip-Flop 53, einem Paar von Schaltereinheiten 54a und 54b und vier UND-Gattern 55 ausgestattet. Die Phasensteuer­ schaltung 52 erzeugt vier Impulse Q1 bis Q4, die zueinander au­ ßer Phase liegen, um die Impulsbreiten der Ausgangsimpulse, die durch den Inverter zu liefern sind, zu bestimmen, und zwar aus einem Hochfrequenzimpuls Kp von der Hochfrequenz- Impulsgeneratorschaltung 51 gemäß dem Wert des Spitzenenergie­ einstellsignals Vp von außerhalb. Der D-Flip-Flop invertiert seine Ausgangsgröße Dout, die an das Paar der Schaltereinheiten 54a und 54b an der Anstiegsflanke eines Taktimpulses Ve, der daran angelegt wird, zu liefern ist. Daher führt jedesmal, wenn der D-Flip-Flop 53 einen Taktimpulse Ve empfängt, die erste Schaltereinheit 54a eine Schaltoperation durch, um abwechselnd die zwei Impulse Q1 und Q3 von der Phasensteuerschaltung 52 über den Weg von einem Anschluß P1 derselben zu liefern, und liefert den verbleibenden einen der zwei Impulse Q1 und Q3 ver­ mittels des anderen Anschlusses P3 derselben. In ähnlicher Wei­ se führt die zweite Schaltereinheit 54 eine Schaltoperation durch, um abwechselnd die zwei Impulse Q2 und Q4 von der Pha­ sensteuerschaltung 52 vermittels eines Anschlusses P2 derselben zu liefern und um den verbleibenden einen der zwei Impulse Q2 und Q4 vermittels des anderen Anschlusses P4 desselben jedesmal dann zu liefern, wenn der D-Flip-Flop 53 einen Taktimpuls Ve empfängt. Die vier UND-Gatter 55 implementieren die logischen UND-Operationen an den vier Ausgängen von den vier Anschlüssen P1 bis P4 des Paares der Schaltereinheiten 54a und 54b und des Taktimpulses Ve und liefern deren Ausgangsgrößen, das heißt die Ein-/Aus-Steuersignale S1 bis S4 jeweils als die logischen UND- Implementationsergebnisse. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird je­ desmal, wenn der D-Flip-Flop der Lasersteuerschaltung einen Taktimpuls Ve empfängt, das erste Paar der Ein-/Aus- Steuersignale S1 und S3 miteinander ausgetauscht und das zweite Paar der Ein-/Aus-Steuersignale S1 und S3 werden miteinander ausgetauscht. Daher wird innerhalb einer bestimmten Zeitperiode Ta, während welcher der Taktimpuls sich auf einem HIGH-(HOCH-)Pegel befindet, der zweite Zweig G2 zum Zeitpunkt t1 in den leitenden Zustand gebracht, wie dies in Fig. 12(b) gezeigt ist, und es wird dann der dritte Zweig G3 zu dem Zeitpunkt t3 in den leitenden Zustand gebracht. Im Gegensatz hierzu wird während der nächsten Zeitperiode Tb, während welcher der Taktimpuls Ve sich auf einem HIGH-Pegel(HOCH-Pegel) befindet, der erste Zweig G1 zu dem Zeitpunkt t1 in den leitenden Zustand gebracht und es wird der vierte Zweig G4 dann zu dem Zeitpunkt t3 in den lei­ tenden Zustand gebracht. Mit anderen Worten besitzt jedesmal, wenn das Taktsignal Ve einen Übergang erfährt von LOW (NIEDRIG) nach HIGH (HOCH), das erste Paar der zwei MOSFETs, das heißt das erste Paar der Hochspannungszweige G1 und G3 von Fig. 12(a) abwechselnd die Last der Verluste, die durch Laden von C4 oder C2 und Entladen von C1 oder C3 verursacht werden, und das zwei­ te Paar der zwei MOSFETs, das heißt das zweite Paar der Nied­ rigspannungszweige G4 und G2, besitzen abwechselnd die Last der Verluste, die durch Laden von C1 oder C3 und Entladen von C4 oder C2 verursacht werden. Als ein Ergebnis teilt sich das Paar der Hochspannungszweige G1 und G3 in gleicher Form die Gesamt­ verluste darin und das Paar der Niedrigspannungszweige G4 und G2 teilen sich in gleicher Form die Gesamtverluste darin. Indem man daher das erste Paar der Ein-/Aus-Steuersignale für das Paar der Hochspannungszweige G1 und G3 miteinander vertauscht und auch das zweite Paar der Ein-/Aus-Steuersignale für das Paar der Niedrigspannungszweige G4 und G2 miteinander ver­ tauscht, und zwar in vorbestimmten Intervallen, werden die Ver­ luste, die in der Vielzahl der Zweige erzeugt werden, ausgegli­ chen und dies führt dazu, daß die Konstruktion des Mechanismus zum Kühlen der Vielzahl der Zweige einfacher gestaltet werden kann.

Um als nächstes auf Fig. 15(a) einzugehen, so ist dort ein schematisches Schaltungsdiagramm veranschaulicht, welches die Konstruktion einer äquivalenten Schaltung eines Laserstromver­ sorgungsgerätes gemäß einer Variante der zuvor erwähnten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wie dies in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist. Das Laserstromversorgungsgerät dieser Variante zielt darauf ab, einen Überstrom zu vermeiden, der durch ein abruptes Laden der Vielzahl der Dämpfungskondensato­ ren in jedem der vier Zweige G1 bis G4 verursacht wird, wenn die Gleichstromversorgung 10 eingeschaltet wird, um dadurch ei­ nen Durchbruch am Auftreten in jedem der Vielzahl der Hochge­ schwindigkeitshalbleiterschalter innerhalb von jedem der vier Zweige zu hindern. Der Hauptteil, wie beispielsweise die vier Zweige des Laserstromversorgungsgerätes dieser Variante, ist der gleiche wie derjenigen der oben erwähnten Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist, und es wird daher eine Beschreibung hinsichtlich des Hauptteiles des Laserstromversor­ gungsgerätes im folgenden weggelassen. Lediglich ein Unter­ schied zwischen der zuvor erwähnten Ausführungsform, die oben erläutert wurde und dieser Variante wird im folgenden beschrie­ ben.

Das in Fig. 15(a) gezeigte Laserstromversorgungsgerät ist der­ art konstruiert, daß eine Anstiegsrate begrenzt wird, mit der eine Spannung, die an den Inverter angelegt wird, welcher die vier Zweige G1 bis G4 umfaßt, ansteigt, nachdem die Gleich­ stromversorgung 10 eingeschaltet wurde. Eine Verzögerungsschal­ tung umfaßt eine Ausgangsimpedanz Ro der Gleichstromversorgung 10 und ein Glättungskondensator Co kann die Anstiegsrate be­ grenzen, mit welcher eine Spannung Ea', die an die Schalter­ schaltung angelegt wird, ansteigt, nachdem die Gleichstromver­ sorgung 10 zum Erzeugen einer Gleichsstromausgangsspannung Ea eingeschaltet wurde, und zwar mit ihrer Zeitkonstanten Teo (= Ro.Co). Als ein Ergebnis steigt die Spannung Ea', die an die Schalterschaltung angelegt wird, allmählich an. Fig. 15(b) zeigt einen Zeitsteuerplan, der eine Beziehung zwischen der Im­ pulsfolgeperiode eines Taktimpulses Ve, der zum Steuern einer Ein-/Aus-Sequenz der Inverteroperationen erzeugt wird, und der Zeitkonstanten Teo der Verzögerungsschaltung zeigt. Innerhalb einer bestimmten Zeitperiode, während welcher der Taktimpuls Ve sich auf einem hohen Spannungspegel befindet, wird das Paar der Hochspannungszweige G1 und G3 und das Paar der Niedrigspan­ nungszWeige G2 und G4 abwechse 28133 00070 552 001000280000000200012000285912802200040 0002019917591 00004 28014lnd in den leitenden Zustand ge­ bracht, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Ferner werden während der Zeitperiode die Vielzahl der Dämpfungskondensatoren inner­ halb jedes der Paare der Zweige, die in den leitenden Zustand gezwungen wurden, aufgeladen. Wenn die Zeitkonstante Teo so eingestellt wird, daß sie länger ist als die Impulsfolgeperiode Tp des Taktimpulse Ve, wie dies in Fig. 15(b) gezeigt ist, er­ fordert es viel Zeit, das heißt mehrere Perioden, um die Viel­ zahl der Dämpfungskondensatoren aufzuladen. Dies führt dazu, einen Überstrom aufgrund eines abrupten Aufladens der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren zu verhindern, nachdem der Inverter eingeschaltet worden ist, wodurch ein Durchbruch am Entstehen in jedem der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschal­ ter gehindert wird, die in jedem der Vielzahl der Zweige ange­ ordnet sind.

Fig. 15(c) zeigt eine Beziehung zwischen der Impulsfolgeperiode Ts der Ein-/Aus-Steuersignale S1 bis S4, die an die vier Zweige in dem Lademodus angelegt werden, in welchem die Vielzahl der Dämpfungskondensatoren, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, innerhalb einer Zeitperiode aufgeladen werden, während welcher die Inverteroperation ausgesetzt wird, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, und der Zeitkonstanten Teo der Verzöge­ rungsschaltung, das heißt die Verzögerungszeit der Spannung Ea', die an die Schalterschaltung angelegt wird, welche aus den vier Zweigen besteht. Durch Einstellen der Verzögerungszeit der Spannung Ea' in solcher Weise, daß sie länger ist als die Im­ pulsfolgeperiode Ts der Ein-/Aus-Steuersignale S1 bis S4, die in dem Lademodus erzeugt werden, werden die Vielzahl der Dämp­ fungskondensatoren allmählich über mehrere Zeitperioden des Ein-/Aus-Steuerimpulses hinweg aufgeladen. Da gemäß diesem Ver­ fahren der Inverter seinen Betrieb starten kann, nachdem die an den Inverter angelegte Spannung einen normalen Wert erreicht hat, wird der Inverter daran gehindert, eine unvollständige Ausgangsgröße zu liefern, unmittelbar nachdem der Inverter ein­ geschaltet worden ist.

Fig. 16(a) zeigt ein Blockschaltbild, welches ein anderes Ver­ fahren der Verzögerung des Anlegens der Spannung Ea' an die Schalterschaltung wiedergibt, die die vier Zweige G1 bis G4 um­ faßt, wenn das Laserstromversorgungsgerät eingeschaltet wird. Gemäß dem anderen Verfahren ist ein Steuertransistor 91 vorge­ sehen, um die Gleichstromausgangsspannung von der Gleichstrom­ versorgung 10 an eine Spannungsglättungsschaltung anzulegen, die aus einer Glättungsreaktanzspule 92, einem Ausgangskonden­ sator 95 und einer Umlaufdiode 93 besteht. Der Steuertransistor 91 wird intermittierend durch eine Steuerspannung Vα gesteuert, welche mit einem Taktimpuls Ve synchronisiert ist, welcher für die Steuerung des Inverters erzeugt wird. Das Tastverhältnis des Steuersignals Vα, das heißt das Verhältnis der Impulsdauer, während welcher der Transistor 91 bei dem Impulsabstand einge­ schaltet ist, wird erhöht, so daß die Spannung über dem Aus­ gangskondensator 95 veranlaßt wird, allmählich über eine Zeit­ periode Teo anzusteigen, nachdem das Laserstromversorgungsgerät eingeschaltet wurde. Durch Einstellen der Zeitperiode Teo, wäh­ rend welcher der Ausgangskondensator 95 in der Spannung an­ steigt, so daß diese länger ist als die Impulsfolgeperiode Tp des Taktimpulse Ve, wird die Vielzahl der Dämpfungskondensato­ ren allmählich über mehrere Zeitperioden des Taktimpulses Ve hinweg geladen. Wenn darüber hinaus das Laserstromversorgungs­ gerät eingeschaltet wird, kann die Vielzahl der Ein-/Aus- Steuersignale S1 bis S4, die an den Inverter anzulegen sind, in dem Lademodus erzeugt werden, in welchem die Vielzahl der Dämp­ fungskondensatoren, die in jedem der Vielzahl der Zweige ange­ ordnet sind, aufgeladen werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und es kann die Zeitperiode Teo, während welcher der Ausgangs­ kondensator 95 in seiner Spannung ansteigt, so eingestellt wer­ den, daß diese länger ist als die Impulsfolgeperiode Ts der Ein-/Aus-Steuersignale S1 bis S4, die in dem Lademodus erzeugt werden.

Wie an früherer Stelle erläutert wurde, schafft irgendeines der oben erwähnten Verfahren die Möglichkeit, eine Vielzahl an Dämpfungskondensatoren innerhalb jedes der vier Zweige zu ver­ anlassen, allmählich über mehrere Zeitperioden des Taktimpulses Ve hinweg geladen zu werden, indem eine Gleichspannung erzeugt und an den Inverter angelegt wird, die allmählich ansteigt, während die Anstiegsrate der Gleichspannung der Gleichstromver­ sorgung begrenzt wird und indem die Zeitperiode Teo, während welcher die erzeugte Gleichspannung spannungsmäßig ansteigt, so eingestellt wird, daß sie nicht länger ist als entweder die Im­ pulsfolgeperiode Tp des Taktimpulse Ve oder die Impulsfolgepe­ riode Ts der Ein-/Aus-Steuersignale, die in dem Lademodus er­ zeugt werden, um die Dämpfungskondensatoren zu laden. Dies führt dazu, daß ein Überstrom verhindert wird, der durch ein abruptes Aufladen der Vielzahl der Dämpfungskondensatoren in jedem der vier Zweige verursacht wird, wodurch ein Durchbruch am Entstehen in jedem der Vielzahl der Hochgeschwindigkeits­ halbleiterschalter innerhalb jedes der vier Zweige gehindert wird.

Als nächstes wird auf die Fig. 17 und 18 Bezug genommen, die Zeitsteuerdiagramme darstellen, welche die Wellenformen des Taktimpulses Ve, der Ausgangsspannung Vout des Inverters und des Entladestromes Iout zeigen, welche unter Verwendung der Verfahren zum Verbessern der Stabilität der Laserenergie gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. Mit zunehmender Län­ ge Tp der Intervalle, in welchen das Gas in der Laservorrich­ tung eine Entladung erfährt, werden weniger Ionen und Elektro­ nen in dem Entladungsraum vorhanden sein, nachdem das Gas eine Entladung erfahren hat. Es wird daher schwierig, eine Hochfre­ quenzentladung zu bewirken und es wird die Menge an elektri­ scher Energie, die dem Entladungsraum zugeführt wird, schwan­ ken. Als ein Ergebnis wird die Laserenergie schwanken. Im all­ gemeinen wird eine Vorentladung geringfügig vor der Durchfüh­ rung der Hauptentladung ausgeführt. Fig. 19 zeigt solch ein Vorentladungsverfahren. Bei einer herkömmlichen Konstruktion unter Verwendung eines Transformators muß die Frequenz der Vor­ entladung gleich oder größer sein als die Frequenz der Haupt­ entladung, und zwar vom Gesichtspunkt des Magnetflusses des Transformators aus gesehen. Es besteht daher ein Bedarf dafür, damit fortzufahren, eine Spannung zum Entladen des Raumes so­ lange wie möglich anzulegen, um sicherzustellen, daß die Entla­ dung in dem Entladungsraum auftritt. Fig. 17 zeigt ein Verfah­ ren zum Verbessern der Stabilität der Laserenergie mit den Schritten gemäß einer Reduzierung der Frequenz der Vorentla­ dung, die unmittelbar vor der Hauptentladung auszuführen ist, und einer Erhöhung der Impulsdauer der Ausgangsspannung Vout des Inverters, die an den Entladungsraum angelegt wird. Ent­ sprechend dem Verfahren nimmt die Entladestrommenge allmählich zu. Ein Übergang von der Vorentladung zu der Hauptentladung wird dann durchgeführt, nachdem die Entladung in ausreichender Weise angewachsen ist. Die Menge an elektrischer Energie pro Impuls, die an den Entladungsraum angelegt wird, wenn die Haupt­ entladung erzeugt wird, ist somit konstant, ungeachtet der Länge der Folgeperiode Tp der Hauptentladung. In diesem Fall wird die Laserenergie stabilisiert. Fig. 18 zeigt ein anderes Verfahren zum Verbessern der Stabilität der Laserenergie mit den Schritten gemäß Erzeugen einer kontinuierlichen Entladung innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode, während welcher der Inverter aussetzt. Gemäß dem anderen Verfahren wird in dem Ent­ ladungsraum mit der Entladung während der fortlaufenden Entla­ dung fortgefahren. Während der fortlaufenden oder kontinuierli­ chen Entladung ist eine Anzahl von Ionen und Elektronen in dem Entladungsraum zu allen Zeitpunkten vorhanden. Dies führt somit dazu, daß sichergestellt wird, daß die Hauptentladung auftritt. In diesem Fall wird die Laserenergie in einer Weise stabili­ siert, ähnlich dem oben erwähnten Verfahren. Bei dem Beispiel von Fig. 18 wird die Frequenz der durchgehenden oder kontinu­ ierlichen Entladung so eingestellt, daß sie niedriger ist als diejenige der Hauptentladung, um sicherzustellen, daß die Haupt­ entladung auftritt. Auf diese Weise kann, unmittelbar bevor der Inverter der vorliegenden Erfindung eine Wechselstromaus­ gangsgröße erzeugt, die eine willkürliche Impulsbreite besitzt, um eine Hauptentladung zu bewirken, dieser eine andere Wechsel­ stromausgangsgröße mit einer Frequenz verschieden von derjeni­ gen der früheren Wechselstromausgangsgröße erzeugen, um eine Vorentladung zu bewirken. Alternativ kann der Inverter inner­ halb einer Zeitperiode, während welcher der Betrieb des Inver­ ters ausgesetzt wird, eine andere Wechselstromausgangsgröße mit einer Frequenz erzeugen, die verschieden ist von derjenigen der Wechselstromausgangsgröße, die erzeugt wird, um die Hauptentla­ dung zu bewirken, um so eine kontinuierliche Entladung zu er­ zeugen. Demnach schafft irgendeines der oben erwähnten Verfah­ ren die Möglichkeit, eine Hauptentladung in stabiler Weise zu erzeugen und eine Laservorrichtung zu veranlassen, Laserlicht mit einer stabilen Intensität auszustrahlen.

In Fig. 20(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm darge­ stellt, welches die Konstruktion der Lasersteuerschaltung 17 von Fig. 1 zeigt. Wenn der Stromdetektor 19 von Fig. 1 den Strom detektiert, der von der Gleichstromversorgung zur Last fließt, und zwar über den Wege der Vielzahl der Zweige, liefert er ein Signal Vid, welches den Strom eines Integrators 61 der Lasersteuerschaltung 17 wiedergibt. Der Integrator 61 inte­ griert das Signal Vid von dem Stromdetektor 19 und liefert dann das Integrationsergebnis Vio zu einem Komparator 62. Der Kompa­ rator 62 vergleicht die Ausgangsgröße Vio des Integrators 61 mit einer die Laserenergie einstellenden Spannung Vref. Die Ausgangsgröße Vio des Integrators 61 gibt angenähert die Menge der Entladungsenergie wieder. Wenn die Menge der Entladungs­ energie einen vorbestimmten Wert erreicht, der durch die die La­ serenergie einstellenden Spannung Vref angezeigt wird, und zwar zum Zeitpunkt te, so liefert der Komparator 62 eine Ausgangs­ größe Voff mit einem HIGH-(HOCH-)Pegel, wie dies in Fig. 20(b) gezeigt ist. Nachdem ein Flip-Flop 63 die Ausgangsgröße Voff mit einem HOCH-Pegel von dem Komparator 62 empfangen hat, be­ wirkt dieser, daß ein Ein-/Aus-Taktimpuls Ve, der auf HOCH in Abhängigkeit von einem Taktsignal Vcl gezwungen wurde, welches von außerhalb des Laserstromversorgungsgerätes daran angelegt wurde, daß ein HOCH-nach-NIEDRIG-Übergang auftritt. Als ein Er­ gebnis wird die Entladung ausgesetzt und damit wird zum Zeit­ punkt te die Laseroperation ausgesetzt. Da die Lasersteuer­ schaltung 17 von Fig. 1 so konstruiert ist, um die Entladung anzuhalten, wenn die Integration des Stroms, der von der Gleichstromversorgung fließt, einen vorbestimmten Wert er­ reicht, wie dies oben erläutert wurde, kann die Schaltung eine vorbestimmte Menge an Entladungsenergie, die proportional zu dem die Laserenergie einstellenden Signale Vref ist, zu dem Entladungsraum in der Laservorrichtung zuführen, so daß die La­ servorrichtung eine stabile Laserenergie erzeugen kann. Demzu­ folge wird selbst dann, wenn die Entladung unstabil wird, die Menge an Entladungsenergie, die in jedem Impuls enthalten ist, konstant gehalten und die Laserenergie wird daher konstant ge­ halten. Bei dem Laserstromversorgungsgerät gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Stromdetektor 19 derart ausgebildet oder angeordnet, daß er direkt den Entladungsstrom detektiert, der durch die Laservorrichtung fließt. In diesem Fall wird ein Gleichrichter 65 benötigt, um den Entladungsstrom Vid' gleich­ zurichten, der durch den Stromdetektor 19 detektiert wurde, wie dies in den Fig. 2 und 21(a) und 21(b) gezeigt ist, da der Ent­ ladungsstrom ein alternierender Strom ist. Der gleichgerichtete Entladungsstrom Vid wird an die Lasersteuerschaltung 64 ange­ legt. Diese direkte Detektion des Entladungsstromes schafft die Möglichkeit, eine genauere Menge an Entladungsenergie in den Entladungsraum zuzuführen, die keine Verluste enthält, die durch den Inverter erzeugt werden.

In Fig. 22(a) ist ein schematisches Schaltungsdiagramm darge­ stellt, welches die Konstruktion eines Laserstromversorgungsge­ rätes gemäß einer Variante der oben erläuterten beispielhaften Variante der vorliegenden Erfindung zeigt, wie dies in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist. Der Hauptteil, wie z. B. die vier Zweige des Laserstromversorgungsgerätes dieser Variante, ist der glei­ che wie derjenige der oben beschriebenen Ausführungsform, die in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist, und es wird daher eine Beschrei­ bung des Hauptteiles des Laserstromversorgungsgerätes im fol­ genden weggelassen. Lediglich ein Unterschied zwischen der zu­ vor erwähnten Ausführungsform, die oben erläutert wurde, und dieser Variante wird im folgenden beschrieben.

Das Laserstromversorgungsgerät hat einen Mechanismus zum Redu­ zieren der Verluste, die in dem Inverter erzeugt werden. Wie in Fig. 22(a) gezeigt ist, enthält der erste Zweig G1 einen Wie­ derherstellschalter 70 und eine eines Paares von Reaktanzspulen 71, die in Reihe zwischen den zwei Enden des ersten Zweiges G1 geschaltet ist, und der vierte Zweig G4 enthält ebenfalls einen Wiederherstellschalter 70 und die andere des Paares der Reak­ tanzspulen 71, die in Reihe zwischen den zwei Enden des vierten Zweiges G4 geschaltet ist, wobei das Paar der Reaktanzspulen 71 über die magnetische Induktion miteinander gekoppelt sind. Wie an früherer Stelle erwähnt wurde, kann zu dem Zeitpunkt t1 und t3 ein Lade- oder Entladeverlust in der Kapazität 110 erzeugt werden, die parallel an jedem der Vielzahl der Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter 30 innerhalb jedes der vier Zweige ge­ schaltet ist. Das Laserstromversorgungsgerät von Fig. 22(a) ist derart konstruiert, um die Lade- und Entladeverluste in der Ka­ pazität 110 zu reduzieren. Wie in Fig. 22(b) gezeigt ist, wer­ den die zwei Wiederherstellschalter 70 unmittelbar vor dem Zeitpunkt t1 eingeschaltet. Als ein Ergebnis wird eine Ladung, die in der Kapazität 110 des ersten Zweiges G1 gespeichert ist, über den Weg des Paares der Reaktanzspulen 71 zu der Kapazität 110 des vierten Zweiges G4 übertragen. Wenn die Übertragung vervollständigt worden ist, werden die zwei Wiederherstell­ schalter 70 ausgeschaltet und es wird der erste Zweig G1 dann eingeschaltet. Wenn als ein Ergebnis der erste Zweig G1 einge­ schaltet worden ist, so fließt kein Strom zum Laden der Viel­ zahl der Kapazitäten 110 des vierten Zweiges G4 durch den er­ sten Zweig G1 und es fließt kein Entladungsstrom aus der Viel­ zahl der Kapazitäten 110 des ersten Zweiges G1 durch den ersten Zweig G1. Stattdessen werden die in den Kapazitäten 110 des er­ sten Zweiges G1 gespeicherten Ladungen zu den Kapazitäten 110 des vierten Zweiges G4 übertragen, bevor der ersten Zweig G1 eingeschaltet wird. Es werden daher keine Verluste in dem er­ sten Zweig G1 erzeugt. In ähnlicher Weise werden keine Verluste in dem vierten Zweig G4 zum Zeitpunkt t3 erzeugt. Als ein Er­ gebnis können die Verluste, die in dem Inverter erzeugt werden, reduziert werden und es kann daher der Wirkungsgrad der Laser­ stromversorgung erhöht werden. Wenn das Laserstromversorgungs­ gerät in solcher Weise konstruiert wird, daß in dem dritten Zweig G3 und in dem zweiten Zweig G2 zu dem Zeitpunkt t1 bzw. t3 Verluste erzeugt werden, enthält der dritte Zweig G3 einen Wiederherstellschalter und eine Reaktanzspule, die in Reihe zwischen die zwei Enden des dritten Zweiges geschaltet ist, und der zweite Zweig G2 enthält einen Wiederherstellschalter und eine Reaktanzspule, die in Reihe zwischen die zwei Enden des zweiten Zweiges geschaltet ist, wobei solche Reaktanzspulen durch die magnetische Induktion miteinander gekoppelt werden. Diese Variante kann den gleichen Vorteil bieten.

Fig. 23 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches die Konstruktion eines anderen Beispiels des Inverters zeigt, der so konstruiert ist, um die in dem Inverter erzeugten Verluste zu reduzieren. Wie an früherer Stelle erwähnt wurde, kann un­ mittelbar, bevor der eine Zweig eingeschaltet wird, der Inver­ ter von Fig. 22 Ladungen, die in der Vielzahl der Kapazitäten 110 des Zweiges gespeichert sind, auf die Vielzahl der Kapazi­ täten 110 eines anderen entsprechenden Zweiges über den Weg ei­ nes Paares von Schaltern 70 übertragen. Daher muß jeder der zwei Schalter 70 eine hohe Spannungsfestigkeit besitzen. Im Ge­ gensatz dazu besitzt der Inverter von Fig. 23 eine Vielzahl von Schaltern 70 für alle Stufen innerhalb jeweils jedes Paares von Zweigen, z. B. G1 und G4. Daher können selbst dann, wenn die Spannungsfestigkeit von jedem der Vielzahl der Schalter 70 niedrig ist, die Ladungen der Vielzahl der Kapazitäten 110 zwi­ schen dem Paar der Zweige effizient übertragen werden.

In Fig. 24 ist ein Blockschaltbild dargestellt, welches die Konstruktion von jeder einer Vielzahl von Treiberschaltungen 26 von Fig. 3 zeigt, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeord­ net ist. Im allgemeinen bewirken O-/E-Umsetzer ein Jitter, das heißt Schwankungen in den Schalterzeitlagen, die nicht vernach­ lässigbar sind, wenn ein Eingangssignale schnell ansteigende und abfallende Flanken besitzen. Die Abfallflanken der Aus­ gangsgrößen eines O-/E-Umsetzers können einen starken Jitter enthalten. Der Jitter wird durch die Speicherzeit der optischen Transistoren verursacht, die innerhalb des O-/E-Umsetzers ange­ ordnet sind. Ein starker Jitter kann den Verlust der Synchroni­ sation unter der Vielzahl der Stufen bewirken, die in Reihe in­ nerhalb jedes der Vielzahl der Zweige des Inverters geschaltet sind und kann damit eine Überspannung in der Vielzahl der Stu­ fen, die in Reihe liegen, bewirken. Dies in Fig. 24(a) gezeigte Konstruktion zielt darauf ab, das Auftreten eines Mangels an Synchronisation unter der Vielzahl der Stufen zu vermeiden, die innerhalb jedes der Vielzahl der Zweige des Inverter in Reihe geschaltet sind, der durch solch einen Jitter verursacht wird. Jede der Vielzahl der Treiberschaltungen 26 besitzt einen mono­ stabilen Multivibrator 81, der am hinteren Teil eines O-/E- Umsetzers 80 angeordnet ist, um ein Ein-/Aus-Steuersignal V_Mb mit einer bestimmten Impulsbreite im Ansprechen auf eine Aus­ gangsgröße V_OE von dem O-/E-Umsetzer 80 zu erzeugen, wie dies in Fig. 24(b) gezeigt ist. Als ein Ergebnis kann ein entsprechen­ der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 30 lediglich inner­ halb einer bestimmten Zeitperiode in den leitenden Zustand ge­ bracht werden, und zwar ungeachtet des Ausmaßes des Jitters der Abfallflanke der Ausgangsgröße des O-/E-Umsetzers 80. Es wird daher ein Mangel an Synchronisation unter der Vielzahl der Stu­ fen, die in Reihe geschaltet sind, beseitigt, wodurch das Auf­ treten einer Überspannung in der Vielzahl der Stufen, die in Reihe geschaltet sind, verhindert wird. Daher kann das Laser­ stromversorgungsgerät mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit arbeiten.

In Fig. 25 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm darge­ stellt, welches die Konstruktion oder Struktur einer Fehler- oder Ausfalldetektoreinheit zeigt, die in den Inverter der vor­ liegenden Erfindung mit eingebaut sein kann. Die Ausfall- oder Fehlerdetektoreinheit von Fig. 25 dient dazu, das Auftreten ei­ nes Ausfalls oder Fehlers in der Vielzahl der Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter 30 zu detektieren, die in einem Paar der Hochspannungs- und Niedrigspannungszweige, z. B. G1 und G4, enthalten sind. Die Ausfall- oder Fehlerdetektoreinheit enthält eine Vielzahl von Fehlerdetektorschaltungen 97-1 bis 97-6, wie dies in Fig. 25 gezeigt ist, die elektrisch mit der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter 30 jeweils vermit­ tels der Vielzahl der Dämpfungsschaltungen verbunden sind. Die Vielzahl der Ausfall- oder Fehlerdetektorschaltungen 97-1 bis 97-6 sind in Reihe geschaltet. Die am weitesten stromaufwärts gelegene eine 97-1 der Vielzahl der Fehlerdetektorschaltungen besitzt einen Fotokoppler 96-1, der lediglich dann eingeschal­ tet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensa­ tor 34, der an der am weitesten stromaufwärts gelegenen Fehler­ detektorschaltung 97-1 angeschlossen ist, innerhalb eines vor­ bestimmten Bereiches liegt. Jede der verbleibenden der Vielzahl der Fehlerdetektorschaltungen besitzen einen Fotokoppler, der lediglich dann eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensator 34, der an jede der verbleibenden Fehlerdetektorschaltungen angeschaltet ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt und der Fotokoppler eines strom­ aufwärts gelegenen benachbarten Dämpfungskondensators einge­ schaltet ist. Der Fotokoppler 96-6, der am weitesten stromab­ wärts gelegenen Fehlerdetektorschaltung 97-6 kann mit der La­ sersteuerschaltung verbunden sein. Mit anderen Worten, wenn der Fotokoppler in jeder der Vielzahl der Stufen angeordnet ist, die in Reihe geschaltet sind, die einen Hochgeschwindigkeits­ halbleiterschalter 30 enthalten, das Auftreten eines Fehlers oder Ausfalls detektiert, kann er Informationen, die das Auf­ treten des Fehlers oder Ausfalls angeben, zu dessen stromab­ wärts benachbarten Fotokoppler übertragen.

Unter normalen Bedingungen wird der Dämpfungskondensator 34 in­ nerhalb jeder Stufe bis zu einer Spannung Vdet aufgeladen, die angenähert gleich ist (Ea/n), worin Ea die Spannung der Gleich­ stromversorgung ist und n die Zahl der Vielzahl der Stufen an­ gibt, die in Reihe in Form des Paares der Hochspannungs- und Niedrigspannungszweige G1 und G4 liegen, wie an früherer Stelle erläutert wurde. In jeder Stufe besitzt eine erste Zenerdiode 91, die zum Detektieren eines Kurzschlusses vorgesehen ist, ei­ ne Spannung V91, die niedriger als die Spannung Vdet über dem Dämpfungskondensator 34, und eine zweite Zenerdiode 92, die da­ zu dient, eine Überspannung zu detektieren, besitzt eine Span­ nung V92, die größer ist als die Spannung Vdet über dem Dämp­ fungskondensator 34. Somit wird der erste Fotokoppler 96-1 in einem Zustand gehalten, in welchem er in den leitenden Zustand gebracht ist, und zwar unter normalen Bedingungen. Wenn Vdet über dem Dämpfungskondensator 34 kleiner wird als die Spannung V91 über der ersten Zenerdiode 91, fällt die Spannung am Ein­ gangsanschluß b1 des ersten Fotokopplers 96-1 ab und der erste Fotokoppler 96-1 wird dann ausgeschaltet. Wenn die Spannung Vdet über dem Dämpfungskondensator 34 größer wird als die Span­ nung V92 über der zweiten Zenerdiode 92, wird ein Transistor 94, dessen Kollektor mit dem Eingangsanschluß b des Fotokopp­ lers 96-1 über eine Widerstand 95 verbunden ist, eingeschaltet und der erste Fotokoppler 96-1 wird dann ausgeschaltet. Demzu­ folge wird lediglich dann, wenn die Spannung Vdet über dem Dämpfungskondensator 34 aus einer Spannung besteht, die zwi­ schen den Spannungen V91 und V92 liegt, und zwar über der er­ sten und der zweiten Zenerdiode, das heißt, daß die Stufe nor­ mal arbeitet, der Fotokoppler 96-1 in dem EIN-Zustand gehalten.

Es ist zumindest erforderlich, daß der erste Fotokoppler 96-1 eingeschaltet ist, um dessen stromabwärts gelegenen Nachbar- Fotokoppler 96-2 einzuschalten, das heißt eine Detektorschal­ tung 97. Die Beziehung zwischen diesen benachbarten Fotokopp­ lern muß in ähnlicher Weise für jeden anderen Fotokoppler auf­ gestellt werden, und zwar stromabwärts bis zu dem letzten Foto­ koppler 96-6 innerhalb des vierten Zweiges G4. Mit anderen Wor­ ten, lediglich dann, wenn alle Stufen normal arbeiten, kann der letzte Fotokoppler 96-6 in seinem EIN-Zustand gehalten werden und es wird damit dessen Ausgangsanschluß a6 auf einem NIEDRIG- Pegel gehalten.

Im allgemeinen kann dann, wenn ein MOSFET innerhalb jeder Stufe defekt geworden ist, dieser einen Kurzschluß verursachen. In diesem Fall wird die Spannung Vdet über dem Dämpfungskondensa­ tor 34 kleiner als die Spannung V91 über der ersten Zenerdiode. Im Gegensatz dazu wird für den Fall, daß eine Nichteinheitlich­ keit der Vielzahl der gemeinsam verwendeten Spannungen über der Vielzahl der Schalterstufen auftritt oder ein ernst zu nehmen­ der Synchronisationsmangel unter der Vielzahl der Schalterstu­ fen auftritt, die Spannung Vdet über dem Dämpfungskondensator größer als die Spannung V92 über der zweiten Zenerdiode. Demzu­ folge kann das Laserstromversorgungsgerät bestimmen, ob eine Einheitlichkeit der Vielzahl der gemeinsam verwendeten Spannun­ gen über der Vielzahl der Schalterstufen auftritt oder nicht und ob ein ernst zu nehmender Synchronisationsmangel unter der Vielzahl der Schalterstufen auftritt oder nicht, indem das Po­ tential am Ausgangsanschluß a6 des letzten Fotokopplers 96-6 überwacht wird. Das Potential des Ausgangsanschlusses a6 des letzten Fotokopplers 96-6 wird an die Lasersteuerschaltung an­ gelegt. Wenn die Spannung am Ausgangsanschluß a6 des letzten Fotokopplers 96-6 HOCH ist, kann die Lasersteuerschaltung auch den Inverter stoppen. Da, wie an früherer Stelle erläutert wur­ de, das Laserstromversorgungsgerät bestimmen kann, ob ein Feh­ ler oder Ausfall in der Inverterschaltung aufgetreten ist, und zwar so früh als möglich, indem die zwei unterschiedlichen Zenerdioden mit dem Dämpfungskondensator innerhalb jeder der Vielzahl der Stufen verbunden wird, kann diese Maßnahmen gegen den Ausfall oder Fehler ergreifen. Somit kann das Laserstrom­ versorgungsgerät mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit arbei­ ten.

Es können sehr weit voneinander abweichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konstruiert werden, ohne jedoch da­ bei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen in der Beschreibung erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern nur durch die Angaben in den anhängen­ den Ansprüchen.

Claims (20)

1. Laserstromversorgungsgerät zum Umsetzen von Gleich­ strom aus einer Gleichstromversorgung (10) in Wechsel- Strom und zum Zuführen des Wechselstroms zu einem Gas, welches in einer Laservorrichtung enthalten ist, über ein Paar Dielektrika, um eine Hochfrequenzentladung in dem Gas zum Anregen des Gases durchzuführen, wodurch die Laservorrichtung veranlaßt wird, zu strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserstromversorgungsgerät Invertereinrichtun­ gen (13 und 14) umfaßt, die eine Vielzahl von Zweigen (G1 bis G4) aufweisen, von denen jeder eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeitshalbleiterschaltern (27), die in Reihe geschaltet sind, umfaßt, um direkt eine Gleichhochspannung von der Gleichstromversorgung in eine Folge von Wechselstromausgangsimpulsen umzuset­ zen, die eine viel höhere Wechselspannung haben, wel­ che der Laservorrichtung zuzuführen ist, indem gleich­ zeitig die Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe geschaltet und in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, ein- oder ausgeschaltet werden und um die Folge der Wechselstromausgangsimpulse der Laservorrichtung über ein Paar Ausgangsanschlüsse der­ selben zuzuführen.

2. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung eine Vielzahl von Gatter­ schaltungen (14) aufweist, die jeweils der Vielzahl der Zweige zugeordnet sind, wobei jede eine Vielzahl von Treiberschaltungen (26) aufweist, um jeweils die Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe geschaltet sind, in jedem der Vielzahl der Zweige zu treiben, wobei die Vielzahl der Treiber­ schaltungen jeweils eine Vielzahl von Wechselspannun­ gen von einer Vielzahl von Sekundärwicklungen (24) von wenigstens einem Transformator (15) empfängt, und bei dem eine der Treiberschaltungen zum Treiben eines ent­ sprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindig­ keitshalbleiterschalter, der elektrisch weiter von ei­ nem Ausgang der Invertereinrichtung entfernt liegt, die eine ist, die eine Wechselspannung von einer der Sekundärwicklungen empfängt, die näher an einem Kern (23) des Transformators liegt.

3. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ferner eine Vielzahl von Spannungsteilerkondensatoren (C2 bis C11) aufweist, die elektrisch jeweils parallel zu der Vielzahl der seriellen Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter in jedem der Vielzahl der Zweige geschaltet sind und bei dem einer der Spannungsteilerkondensatoren, der paral­ lel zu einem entsprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter geschaltet ist, der sich elektrisch näher an einem Ausgang der Inver­ tereinrichtung befindet, eine größere Kapazität inne­ hat.

4. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ferner eine Vielzahl von Spannungsteilerwiderständen (R1 bis R12) aufweist, die jeweils elektrisch parallel zu der Vielzahl der Hoch­ geschwindigkeitshalbleiterschalter, die in Reihe in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, ge­ schaltet sind und bei dem einer der Spannungsteilerwi­ derstände, der parallel zu einem entsprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschal­ ter geschaltet ist, welcher sich elektrisch näher an einem Ausgang der Invertereinrichtung befindet, einen kleineren Widerstandswert innehat.

5. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ferner eine Vielzahl von Dämpfungsschaltungen (snubber circuits) enthält, die elektrisch parallel zu der Vielzahl der Hochgeschwin­ digkeitshalbleiterschalter geschaltet sind, die je­ weils in Reihe in jedem der Vielzahl der Zweige ange­ ordnet sind, wobei jede der Vielzahl der Dämpfungs­ schaltungen einen Dämpfungskondensator (snubber capa­ citor) (34) und einen Dämpfungswiderstand (snubber re­ sistor) (35) enthält, die zueinander parallel geschal­ tet sind, und wobei eine Diode (33) in Reihe zu sowohl dem Dämpfungskondensator als auch dem Dämpfungswider­ stand geschaltet ist und bei dem einer der Dämpferwi­ derstände, der mit einem entsprechenden einen der Vielzahl der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter verbunden ist, welcher sich elektrisch näher an einem Ausgang der Invertereinrichtung befindet, einen klei­ neren Widerstandswert innehat.

6. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromversorgung in zwei Teile (16) auf­ geteilt ist und daß ein Koppelpunkt zwischen den zwei Teilen der Gleichstromversorgung geerdet ist.

7. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmschaltung elektrisch parallel zu dem Dämpfungskondensator von jeder der Vielzahl der Dämp­ fungsschaltungen geschaltet ist, daß die Klemmschal­ tung eine Zenerdiode (36), einen MOSFET (39), dessen Gateanschluß mit einer Anode der Zenerdiode verbunden ist und dessen Drainanschluß mit einer Kathode der Zenerdiode verbunden ist, einen Widerstand (37), der zwischen den Gateanschluß und den Sourceanschluß des MOSFET geschaltet ist, und einen weiteren Widerstand (38) enthält, dessen eines Ende mit dem Dämpfungskon­ densator und dessen anderes Ende mit der Kathode der Zenerdiode verbunden ist.

8. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung einen Vollbrückeninverter mit einem Paar von Hochspannungszweigen (G1 und G3), die mit einem positiven Anschluß der Gleichstromver­ sorgung verbunden sind, und einem Paar von Nied­ rigspannungszweigen (G2 und G4), die mit einem negati­ ven Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind, besteht und bei dem das Laserstromversorgungsgerät ferner eine Steuereinrichtung (17) umfaßt, um ein er­ stes Paar von Steuersignalen zum Treiben des Paares der Hochspannungszweige und ein zweites Paar von Steu­ ersignalen zum Treiben des Paares der Niedrigspan­ nungszweige enthält, wobei die zwei Paare der Steuer­ signale miteinander außer Phase liegen und die Viel­ zahl der Zweige triggern, so daß diese während be­ stimmter Zeitperioden mit jeweils gleicher Länge lei­ tend sind, und um das erste Paar der Steuersignale in vorbestimmten Intervallen untereinander auszutauschen und das zweite Paar von Steuersignalen in vorbestimm­ ten Intervallen untereinander auszutauschen.

9. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung derart gesteuert ist, um eine Folge von Wechselstromausgangsimpulsen mit einer willkürlichen Impulsbreite und einer willkürlichen Im­ pulsfolgeperiode, die durch Ein-/Aus-Steuersignale ge­ steuert ist, bereitzustellen, und ein Paar von Hoch­ spannungszweigen (G1 und G3) aufweist, die mit einem positiven Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind, und ein Paar von Niedrigspannungszweigen (G2 und G4) aufweist, die mit einem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind und bei dem die Invertereinrichtung einen Lademodus aufweist, in wel­ chem sie abwechselnd das Paar der Hochspannungszweige und das Paar der Niedrigspannungszweige in vorbestimm­ ten Intervallen in den leitenden Zustand bringt, so daß entweder das Paar der Hochspannungszweige oder das Paar der Niedrigspannungszweige gleichzeitig in den leitenden Zustand gezwungen werden, um zu bewirken, daß die Vielzahl der Dämpfungsschaltungen, die in sol­ chen in den leitenden Zustand gebrachten Zweigen ent­ halten sind, während einer Zeitperiode geladen werden, während welcher die Invertereinrichtung keinen Wech­ selstromausgangsimpuls bereitstellt.

10. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserstromversorgungsgerät ferner eine Verzö­ gerungseinrichtung (Ra und 95) umfaßt, um eine Span­ nung von der Gleichstromversorgung in einer begrenzten Zunahmerate allmählich zu erhöhen und um die anstei­ gende Spannung an die Vielzahl der Zweige der Inver­ tereinrichtung anzulegen, wobei die Zeitkonstante der Verzögerungseinrichtung größer ist als die Impulsfol­ geperiode der Ein/Aus-Steuersignale, um die Vielzahl der Hochgeschwindigkeit-Halbleiterschalter, die in Reihe in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, gleichzeitig ein- oder auszuschalten.

11. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserstromversorgungsgerät ferner eine Verzö­ gerungseinrichtung (91, 92, 93 und 95) aufweist, um eine Spannung aus der Gleichstromversorgung mit einer begrenzten Zunahmerate ansteigen zu lassen, und um die ansteigende Spannung an die Vielzahl der Zweige der Invertereinrichtung anzulegen, wobei die Zeitkonstante der Verzögerungseinrichtung größer ist als die Länge der vorbestimmten Intervalle in dem Lade-Modus, um ab­ wechselnd das Paar der Hochspannungszweige und das Paar der Niedrigspannungszweige in den leitenden Zu­ stand zu bringen.

12. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der vorbestimmten Intervalle ausreichend kleiner ist als die Zeitkonstante der Dämpfungsschal­ tung, die parallel zu jeder der Vielzahl der Hochge­ schwindigkeithalbleiterschalter geschaltet ist, die in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, wobei die Zeitkonstante durch den Dämpfungskondensator und den Dämpfungswiderstand, die in der Dämpfungsschaltung enthalten sind, festgelegt ist.

13. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Erzeugung eines Wechselstrom- Ausgangsimpulses mit einer willkürlichen Impulsbreite die Invertereinrichtung eine Wechselstromausgangsgröße mit einer unterschiedlichen oder abweichenden Frequenz erzeugt.

14. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Zeitperiode, während welcher die Invertereinrichtung keinen Wechselstrom-Ausgangsimpuls liefert, die Invertereinrichtung eine Wechselstrom- Ausgangsgröße erzeugt, die eine unterschiedliche oder abweichende Frequenz innehat.

15. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserstromversorgungsgerät ferner eine Steuer­ einrichtung (17) umfaßt, um einen Ausgangsstrom aus der Invertereinrichtung zu detektieren, gleichzurich­ ten und zu integrieren, und um zu bewirken, daß die Invertereinrichtung die Bereitstellung eines Wechsel­ strom-Ausgangsimpulses unterbricht, wenn der gleichge­ richtete, integrierte Ausgangsstrom einen vorbestimm­ ten Wert erreicht.

16. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserstromversorgungsgerät ferner ein Paar von Reaktanzspulen (12) mit jeweils gleicher Induktivität umfaßt, die jeweils zwischen das Paar der Ausgangsan­ schlüsse der Invertereinrichtung und das Paar der Dielek­ trika geschaltet sind.

17. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ein Paar von Hochspan­ nungszweigen (G1 und G3) umfaßt, die mit einem positi­ ven Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind, und ein Paar von Niedrigspannung-Zweigen (G2 und G4) umfaßt, die mit einem negativen Anschluß der Gleich- Stromversorgung verbunden sind, wobei wenigstens einer des Paares der Hochspannungszweige eine Wiederher­ stellschaltung aufweist, die zwischen beide Enden der­ selben geschaltet ist und einen Schalter (70) und eine Reaktanzspule (71), die in Reihe geschaltet sind, auf­ weist, und wobei wenigstens ein entsprechender einer des Paares der Niedrigspannungszweige, der mit dem ei­ nen des Paares der Hochspannungszweige verbunden ist, eine Wiederherstellschaltung aufweist, die zwischen beide Enden derselben geschaltet ist und einen Schal­ ter (70) und eine Reaktanzspule (71), die in Reihe ge­ schaltet sind, aufweist, und wobei die zwei Reaktanz­ spulen durch magnetische Induktion miteinander gekop­ pelt sind.

18. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ein Paar von Hochspan­ nungszweigen (G1 und G3) aufweist, die mit einem posi­ tiven Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind, und ein Paar von Niedrigspannungszweigen (G2 und G4) aufweist, die mit einem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung verbunden sind, und bei dem in wenigstens einem des Paares der Hochspannungszweige eine Wiederherstellschaltung mit einem Schalter (70) und einer Reaktanzspule (71), die in Reihe geschaltet sind, zwischen beide Enden von jedem der Vielzahl der seriellen Hochgeschwindigkeithalbleiterschalter ge­ schaltet ist, und wenigstens ein entsprechender einer des Paares der Niedrigspannungszweige, der mit dem ei­ nen des Paares der Hochspannungszweige verbunden ist, eine Wiederherstellschaltung aufweist, die einen Schalter (70) und eine Reaktanzspule (71), die in Rei­ he geschaltet sind, aufweist und die zwischen beide Enden von jedem der Vielzahl der seriellen Hochge­ schwindigkeithalbleiterschalter geschaltet ist, wobei die Reaktanzspulen und irgendwelche zwei der Wieder­ herstellschaltungen, die einander zugeordnet sind und innerhalb der Hochspannungs-und Niederigspannungs- Zweige angeordnet sind, durch magnetische Induktion miteinander gekoppelt sind.

19. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung eine Vielzahl von Gatter­ schaltungen (14) aufweist, die jeweils der Vielzahl der Zweige entsprechen, wobei jede eine Vielzahl von Treiberschaltungen (26) aufweist, um jeweils die Viel­ zahl der Hochgeschwindigkeithalbleiterschalter zu treiben, die in Reihe geschaltet in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, und bei dem jede der Viel­ zahl der Treiberschaltungen einen monostabilen Multi­ vibrator (81) enthält, der auf ein optisches Signal anspricht, welches an diesen angelegt wird, um einen entsprechenden Hochgeschwindigkeit-Halbleiterschalter einzuschalten, um zu ermöglichen, daß der Hochge­ schwindigkeithalbleiterschalter nur innerhalb einer bestimmten Zeitperiode leitet.

20. Laserstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertereinrichtung ferner eine Vielzahl von Dämpfungsschaltungen (snubber circuits) umfaßt, die elektrisch parallel zu der Vielzahl der Hochgeschwin­ digkeithalbleiterschalter geschaltet sind, die jeweils in Reihe in jedem der Vielzahl der Zweige angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl der Dämpfungsschaltungen einen Dämpfungskondensator (34) und einen Dämpfungswi­ derstand (35) aufweist, die zueinander parallel ge­ schaltet sind, und wobei eine Diode (33) in Reihe zu sowohl dem Dämpfungskondensator als auch dem Dämp­ fungswiderstand, die parallel geschaltet sind, ange­ schlossen ist, und bei dem die Invertereinrichtung ferner eine Vielzahl von Fehlerdetektorschaltungen (97-1 bis 97-6) aufweist, die elektrisch mit der Viel­ zahl der Hochgeschwindigkeithalbleiterschalter über die Vielzahl der Dämpfungsschaltungen jeweils verbun­ den sind, wobei die Vielzahl der Fehlerdetektorschal­ tungen in Reihe geschaltet sind, und wobei eine am weitesten stromaufwärts gelegene eine (97-1) der Viel­ zahl der Fehler-Detektorschaltungen einen Photokoppler (96-1) aufweist, der nur dann eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensator, der an die am weitesten stromaufwärts gelegene Fehler- Detektorschaltung angeschlossen ist, innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches liegt, wobei jede der ver­ bleibenden (97-2 bis 97-6) der Vielzahl der Fehlerde­ tektorschaltungen einen Photokoppler (jeder gemäß 96-2 bis 96-6) aufweist, der nur dann eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung über dem Dämpfungskondensator, der an jede der verbleibenden Fehlerdetektorschaltun­ gen angeschlossen ist, innerhalb eines vorherbestimm­ ten Bereiches liegt und der Photokoppler eines strom­ aufwärts gelegenen benachbarten Dämpfungskondensators eingeschaltet ist, und wobei die Ausgangsgröße des Photokopplers von wenigstens einer der Vielzahl der Fehlerdetektorschaltungen den Eingang zu der Steuer­ einrichtung (17) bildet, um die Invertereinrichtung zu steuern.