JP4580560B2

JP4580560B2 - Power supply for laser oscillator

Info

Publication number: JP4580560B2
Application number: JP2001001107A
Authority: JP
Inventors: 浩一森尾
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002208747A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばワークにレーザ加工を行うのに使用されるレーザ発振器のレーザ発振器用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばワークにレーザ加工を行うのに使用される高周波放電励起によるＣＯ_２レーザ発振器のレーザ発振器用電源装置の構成としては、電力をコントロールするためのＤＣ／ＤＣコンバータと、その電力を高周波に変換するための高周波インバータ、および放電負荷に電力を効率よく注入しかつ昇圧するためのマッチング回路からなっているのが普通である。
【０００３】
通常の低周波インバータ例えばＡＣサーボアンブであるならば、周波数が低いがゆえにインバータのスイッチング素子自体によりＰＷＭ（Ｐｕｌｓｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）を行ってパワーのコントロールを行っている。
【０００４】
但し、高周波インバータにおいては、スイッチング周波数自体が高いため、ＰＷＭを行うのは困難である。そのため、高周波インバータではパワーのコントロールができず、その前段にＤＣ／ＤＣコンバータが必要となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のレーザ発振器用電源装置において、パワーをコントロールするＤＣ／ＤＣコンバータと高周波にする高周波インバータには、それぞれスイッチング素子がある。この各々のスイッチング素子からは、スイッチング損失や、ＯＮ損失が発生し、熱を発生させている。これはすなわち電源の効率を下げているからに他ならない。
【０００６】
さらに、スイッチング素子が２つ必要なばかりか、駆動する回路等がそれぞれ必要であるため、コスト、信頼性、電源の大きさ等に不利を生じている。
【０００７】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータをなくし、高周波インバータのみでパワーをコントロールすることにより、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発振器自体の大きさを小さくできるようにしたレーザ発振器用電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ発振器用電源装置は、商用電源を整流平滑して直流を作り出す整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可せしめるパワーＭＯＳ−ＥＦＴをフルブリッジで構成した高周波インバータと、この高周波インバータで得られた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に駆動指令を与える駆動指令部と、前記マッチング回路に流れる電流を監視する電流監視部とを設け、前記電流監視部において前記マッチング回路の電流がゼロになったことを検出した後、前記駆動指令部から前記駆動回路に駆動指令を与えることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、整流回路で商用電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳ−ＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。このマッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電される。その結果、電流監視部において、マッチング回路に流れる電流を監視し、前記マッチング回路の電流が完全にゼロになってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることにより、レーザの光出力が自由にコントロールされる。
【００１０】
請求項２によるこの発明のレーザ発振器用電源装置は、商用電源を整流平滑して直流を作り出す整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可せしめるパワーＭＯＳ−ＥＦＴをフルブリッジで構成した高周波インバータと、この高周波インバータで得られた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に駆動指令を与える駆動指令部と、前記マッチング回路に流れる電流を監視する電流監視部と、前記駆動指令のＯＮ／ＯＦＦ時間の最小値を規定する休止タイマー部とを設け、前記高周波インバータが壊れない程度まで電流が下がるまでの一定時間を前記休止タイマー部にＯＦＦ時間の最小値に設定したことを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、整流回路で商用電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳ−ＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。このマッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電される。その結果、休止タイマー部において、高周波インバータが壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を監視し、前記マッチング回路の電流が高周波インバータが壊れない程度までの電流になることを見計らってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることにより、レーザの光出力が自由にコントロールされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照するに、レーザ発振器用電源装置１は、商用電源３を整流平滑して直流を作り出す整流回路５を備えており、この整流回路５で作り出された直流電圧を印可せしめる複数のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄをフルブリッジで構成した高周波インバータ７と、この高周波インバータ７で得られた交流電力が送られ、前記高周波インバータ７とレーザ発振器ＬＨにおける電極Ａ、Ｂで形成される放電空間Ｃとの間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッチング回路９と、前記高周波インバータ７を動作させたり、停止させたりすべく高周波インバータ７を駆動せしめる駆動回路１１と、この駆動回路１１に駆動指令を与える駆動指令部１３と、例えば前記マッチング回路９の電流が完全にＯＦＦになるまで、マッチング回路１１に流れる電流を監視する電流監視部１５と、で構成されている。
【００１６】
前記複数のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、駆動回路１１によって駆動信号が与えられ、ＯＮ／ＯＦＦを行う。通常、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７ＡとパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ｄ同士、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７ＢとパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ｃ同士が同時にＯＮ／ＯＦＦし、且つたすき掛け状の動作を繰り返すことによってマッチング回路１１に高周波の交流電力を送るようになっている。前記駆動回路１１には外部からの駆動指令部１３より駆動指令（ＯＮ／ＯＦＦ信号）が入力される。この信号は高周波インバータ７を動作させるか、停止させるかの信号であり、駆動回路１１はこの信号により各々のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄをコントロールさせる。
【００１７】
前記マッチング回路１１は高周波インバータ７とレーザ発振器ＬＨにおける電極Ａ、Ｂで形成される放電空間Ｃとの間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するための回路で、図１の構成は定電圧型であり、高周波インバータ７にはサインカーブ状の電流が流れるものである。
【００１８】
定電圧型の高周波インバータ７の場合、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７ＡとパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ｂが同時にＯＮしてしまうと短絡電流が流れＦＥＴが破損してしまうので、通常パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７ＡとパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７ＢがＯＦＦしている時間（デットタイム）を設けるのが普通となっている。
【００１９】
図１における駆動指令部１３の駆動指令と各々のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは図２に示した動作チャートのごとく動作される。そして、駆動指令をＯＮ／ＯＦＦさせると図３、図４に示すごとくマッチング回路１１に流れる電流が変化し、すなわち放電空間Ｃへの注入電力が変化する。図３は駆動指令のデュティ（ＤＵＴＹ）の低いとき、出力レーザパワーが低い状態を、図４は駆動指令のデュティ（ＤＵＴＹ）の高いとき、出力レーザパワーが大の状態を示すものである。
【００２０】
しかし、放電空間Ｃに電力を注入してからの、レーザ光の出力応答は一般に数百μＳ程の時間がかかる。駆動指令をこの応答速度よりも遙かに高い周期（数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）でＯＮ／ＯＦＦを繰り返せば、レーザ光の出力は駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比（ＤＵＴＹ）で規定されたみかけ上一定の出力となる。休止タイマー部１７は、駆動指令のＯＮ／ＯＦＦ間の時間の最小値ｔ△を規定する。
【００２１】
よって、通常の低周波インバータのようにＦＥＴのそれぞれの時間の比を変化させるＰＷＭではなく、インバータを動作させるか休止させるかの変化をさせることにより（駆動指令のＤＵＴＹを変化させることにより）高周波インバータ７であっても、インバータ自体でレーザの光出力を変化させることが可能となる。
【００２２】
しかし、ただ単に駆動指令をＯＮ／ＯＦＦさせたのでは高周波インバータ７に重大なダメージを及ぼすことになる。通常、インバータが動作し始めてから、マッチング回路１１が完全に共振し安定するまでに１０サイクル前後が必要である。同様に、インバータが休止してからマッチング回路１１の電流がゼロになるまでも１０サイクル前後の時間がかかる。
【００２３】
定電圧型の高周波インバータ７においては、図５に例１、例２で示されているように、デットタイムが終了してから電流の向きが変化するのなら安全に動作し（電流の位相遅れ状態）、高周波インバータ７は破損しないが、図６に例３、例４で示されているように、デットタイムが終了する以前に電流の向きが変化すると（位相進み状態）、ＦＥＴに寄生されているダイオードがもつ逆回復時間により、高周波インバータ７に上下短絡の電流がながれてしまい、ＦＥＴを破損してしまう。
【００２４】
したがって、高周波インバータ７が休止し、マッチング回路１１の電流がゼロになる前に再度駆動指令を入力し、高周波インバータ７を動作させてしまうと、位相進み状態となり高周波インバータ７を破損してしまう可能性がある。
【００２５】
よって、駆動指令はマッチング回路１１の電流がゼロになるまで待った後にＯＮすることにする。すなわち、駆動指令には最低ある一定時間のＯＦＦ時間を設けておくことにすれば、高周波インバータ７は破損することなく動作し、かつ駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を調整することによって、電力のコントロールをすることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータをなくし、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発振器自体の大きさを小さくすることができる。
【００２６】
前記実施の形態では、駆動指令はマッチング回路１１の電流がゼロになるまで待った後にＯＮすることにしたが、仮に位相進み状態であってもパワーＭＯＳ−ＦＥＴに流れる電流が小さければ破損することはない。よって、電流が完全にゼロになるまで待たなくても、仮に位相進み状態であっても、高周波インバータ７が壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を休止タイマー部１７で監視し、駆動指令をＯＮにするのを待てば良く、この場合にも同様の効果を有するものである。
【００２７】
また、単純に駆動指令をＯＮにするのをマッチング回路１１の電流がゼロになるまで待って（ＯＦＦ時間を規定以上保って）行うのでなく、マッチング回路１１に流れる電流を電流監視部１５で監視し、電流が位相遅れ状態になるようなタイミングで駆動信号をＯＮにしても良く、この場合にも同様の効果を有するものである。
【００２８】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、整流回路で商用電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。このマッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電される。その結果、電流監視部において、マッチング回路に流れる電流を監視し、前記マッチング回路の電流が完全にＯＦＦになってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることにより、レーザの光出力を自由にコントロールせしめることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータをなくし、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発振器自体の大きさを小さくすることができる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、整流回路で商用電源が整流平滑されて直流が作り出された後、パワーＭＯＳーＦＥＴをフルブリッジで構成した高周波インバータへ流れて印可される。そして、駆動指令部から駆動回路へ駆動指令が与えられると、駆動回路が動作して高周波インバータで得られた交流電力がマッチング回路へ送られる。このマッチング回路では高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスが変換し、かつ昇圧されてレーザ発振器における放電空間との間で放電される。その結果、休止タイマー部において、高周波インバータが壊れない程度まで電流が下がるまでの時間を監視し、前記マッチング回路の電流が高周波インバータが壊れない程度までの電流になることを見計らってから、前記駆動指令部を作動させて駆動指令のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変化させるようにすることにより、レーザの光出力を自由にコントロールせしめることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータをなくし、効率を上げ、コストを下げ、さらにレーザ発振器自体の大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ発振器用電源装置を説明する構成図である。
【図２】レーザ発振器用電源装置の動作を説明する動作フローチャート図である。
【図３】駆動指令のＤＵＴＹが低いときの動作を説明する説明図である。
【図４】駆動指令のＤＵＴＹが高いときの動作を説明する説明図である。
【図５】位相遅れ状態の動作を説明する説明図である。
【図６】位相進み状態の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１レーザ発振器用電源装置
３商用電源
５整流回路
７高周波インバータ
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７ＤパワーＭＯＳーＦＥＴ
９マッチング回路
１１駆動回路
１３駆動指令部
１５電源監視部
１７休止タイマー部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for a laser oscillator of a laser oscillator used, for example, for performing laser processing on a workpiece.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a configuration of a power supply device for a laser oscillator of a CO ₂ laser oscillator by high frequency discharge excitation used for laser processing on a workpiece includes a DC / DC converter for controlling power, and the power to high frequency. It usually consists of a high-frequency inverter for conversion and a matching circuit for efficiently injecting power into the discharge load and boosting it.
[0003]
In the case of an ordinary low-frequency inverter such as an AC servo amplifier, power is controlled by performing PWM (Pulse Width Modulation) by the inverter switching element itself because the frequency is low.
[0004]
However, in a high frequency inverter, it is difficult to perform PWM because the switching frequency itself is high. For this reason, power control is not possible with a high-frequency inverter, and a DC / DC converter is required in the preceding stage.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional laser oscillator power supply device, there are switching elements in the DC / DC converter for controlling power and the high-frequency inverter for high frequency. Each of these switching elements generates a switching loss and an ON loss, and generates heat. This is because the efficiency of the power supply is lowered.
[0006]
Further, not only two switching elements are required, but also a driving circuit or the like is required, which is disadvantageous in terms of cost, reliability, power supply size, and the like.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to eliminate the DC / DC converter and control the power with only a high-frequency inverter, thereby increasing the efficiency, reducing the cost, and further the laser oscillator itself. An object of the present invention is to provide a power supply device for a laser oscillator that can reduce the size of the laser oscillator.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The laser oscillator power source device of the invention according to claim 1 in order to achieve the above object, a power MOS, which allowed to applying a rectifier circuit which produces a DC commercial power rectified and smoothed to a DC voltage produced by the rectifier circuit - A high-frequency inverter in which an EFT is configured as a full bridge, and a matching circuit for converting and boosting an impedance between the high-frequency inverter and a discharge space in the laser oscillator, by receiving AC power obtained by the high-frequency inverter. A drive circuit that drives the high-frequency inverter to operate or stop the high-frequency inverter, a drive command unit that gives a drive command to the drive circuit, and a current monitoring unit that monitors the current flowing through the matching circuit Provided that the current of the matching circuit becomes zero in the current monitoring unit. After detecting, and is characterized in providing a drive command to the drive circuit from said drive command unit.
[0009]
Therefore, after the commercial power source is rectified and smoothed by the rectifier circuit and direct current is generated, it is applied to the high-frequency inverter in which the power MOS - FET is configured by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the discharge space in the laser oscillator. As a result, the current monitoring unit monitors the current flowing through the matching circuit, and after the current of the matching circuit becomes completely zero , the drive command unit is activated to determine the ratio of the ON time and the OFF time of the drive command. By making it change, the optical output of a laser is freely controlled.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power supply device for a laser oscillator comprising a rectifier circuit for rectifying and smoothing a commercial power source to generate a direct current, and a power MOS - EFT for applying a direct current voltage generated by the rectifier circuit to a full bridge. A high-frequency inverter, AC power obtained by the high-frequency inverter is sent, a matching circuit for converting and boosting the impedance between the high-frequency inverter and a discharge space in the laser oscillator, and operating the high-frequency inverter A drive circuit that drives the high-frequency inverter to stop or stop, a drive command unit that gives a drive command to the drive circuit, a current monitoring unit that monitors the current flowing through the matching circuit, and ON / OFF of the drive command A pause timer unit that defines a minimum value of time, and the high-frequency inverter It is characterized in that it has set a certain time until the current drops to the minimum value of OFF time to the rest timer section to the extent not.
[0011]
Therefore, after the commercial power source is rectified and smoothed by the rectifier circuit and direct current is generated, it is applied to the high-frequency inverter in which the power MOS - FET is configured by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the pause timer unit, the time until the current drops to the extent that the high-frequency inverter does not break is monitored, and it is estimated that the current of the matching circuit becomes a current that does not break the high-frequency inverter. By operating the command unit to change the ratio between the ON time and OFF time of the drive command, the light output of the laser is freely controlled.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
Referring to FIG. 1, a laser oscillator power supply device 1 includes a rectifier circuit 5 that rectifies and smoothes a commercial power supply 3 to generate direct current, and a plurality of powers that apply the direct current voltage generated by the rectifier circuit 5. A high-frequency inverter 7 comprising MOS - FETs 7A, 7B, 7C, and 7D formed of a full bridge, and AC power obtained by the high-frequency inverter 7 are sent, and formed by electrodes A and B in the high-frequency inverter 7 and the laser oscillator LH. A matching circuit 9 for converting and boosting the impedance with the discharge space C, a driving circuit 11 for driving the high-frequency inverter 7 to operate and stop the high-frequency inverter 7, and this driving A drive command unit 13 that gives a drive command to the circuit 11 and, for example, until the current of the matching circuit 9 is completely turned off. A current monitoring unit 15 monitors the current flowing through the matching circuit 11, in being configured.
[0016]
The plurality of power MOS - FETs 7A, 7B, 7C, and 7D are supplied with a drive signal from the drive circuit 11 and are turned on / off. Normally, the power MOS - FET 7A and the power MOS - FET 7D, the power MOS - FET 7B and the power MOS - FET 7C are simultaneously turned ON / OFF, and the high frequency AC power is sent to the matching circuit 11 by repeating the stagnation operation. It is like that. A drive command (ON / OFF signal) is input to the drive circuit 11 from an external drive command unit 13. This signal is a signal for operating or stopping the high-frequency inverter 7, and the drive circuit 11 controls each of the power MOS - FETs 7A, 7B, 7C and 7D by this signal.
[0017]
The matching circuit 11 is a circuit for converting and boosting the impedance between the high-frequency inverter 7 and the discharge space C formed by the electrodes A and B in the laser oscillator LH. The configuration of FIG. In addition, a sine curve current flows through the high-frequency inverter 7.
[0018]
For high-frequency inverter 7 of the constant voltage type power MOS - FET 7a and the power MOS - because FET7B is damaged is ON to cause a short-circuit current flows FET simultaneously, usually a power MOS - FET 7a and the power MOS - FET7B is OFF It is normal to set a dead time.
[0019]
The drive command of the drive command unit 13 in FIG. 1 and each power MOS - FET 7A, 7B, 7C, 7D are operated as shown in the operation chart shown in FIG. When the drive command is turned ON / OFF, the current flowing through the matching circuit 11 changes as shown in FIGS. 3 and 4, that is, the injection power into the discharge space C changes. FIG. 3 shows a state in which the output laser power is low when the drive command duty (DUTY) is low, and FIG. 4 shows a state in which the output laser power is high when the drive command duty (DUTY) is high.
[0020]
However, the output response of laser light after power is injected into the discharge space C generally takes about several hundreds of microseconds. If the drive command is repeatedly turned ON / OFF at a cycle (several tens of kHz to several hundreds of kHz) that is much higher than the response speed, the output of the laser beam is the ratio (DUTY) between the ON time and the OFF time of the drive command. The specified output is constant. The pause timer unit 17 defines a minimum time tΔ between ON / OFF of the drive command.
[0021]
Therefore, it is not PWM that changes the time ratio of each FET as in a normal low-frequency inverter, but by changing whether the inverter is operated or stopped (by changing the DUTY of the drive command) Even the inverter 7 can change the light output of the laser by the inverter itself.
[0022]
However, simply turning the drive command ON / OFF will cause serious damage to the high-frequency inverter 7. Normally, about 10 cycles are required from when the inverter starts to operate until the matching circuit 11 completely resonates and stabilizes. Similarly, it takes about 10 cycles after the inverter is stopped until the current of the matching circuit 11 becomes zero.
[0023]
The constant voltage type high frequency inverter 7 operates safely if the direction of the current changes after the dead time ends, as shown in Example 1 and Example 2 in FIG. State), the high-frequency inverter 7 is not damaged, but if the current direction changes before the dead time ends (phase advance state) as shown in FIG. Due to the reverse recovery time of the diode, the high-frequency inverter 7 is caused to have a current of the upper and lower short-circuit, thereby damaging the FET.
[0024]
Therefore, if the high frequency inverter 7 is stopped and the drive command is input again before the current of the matching circuit 11 becomes zero and the high frequency inverter 7 is operated, the phase advance state may occur and the high frequency inverter 7 may be damaged. There is sex.
[0025]
Therefore, the drive command is turned on after waiting until the current of the matching circuit 11 becomes zero. That is, if it is decided to provide an OFF time of a certain fixed time in the drive command, the high frequency inverter 7 operates without being damaged, and by adjusting the ratio of the ON time and the OFF time of the drive command, You can control the power. As a result, it is possible to eliminate the DC / DC converter, increase the efficiency, reduce the cost, and further reduce the size of the laser oscillator itself.
[0026]
In the above embodiment, the drive command is turned on after waiting until the current of the matching circuit 11 becomes zero. However, even if it is in the phase advance state, the drive command may be damaged if the current flowing through the power MOS - FET is small. Absent. Therefore, even if it is not waited until the current becomes completely zero, even if it is in the phase advance state, the pause timer unit 17 monitors the time until the current is reduced to the extent that the high frequency inverter 7 is not broken, and the drive command is issued. It is sufficient to wait for the switch to be turned on, and in this case, the same effect is obtained.
[0027]
Also, the current monitoring unit 15 monitors the current flowing through the matching circuit 11 instead of simply turning on the drive command until the current of the matching circuit 11 becomes zero (keeping the OFF time longer than a specified value). However, the drive signal may be turned ON at a timing at which the current enters a phase delay state, and in this case, the same effect is obtained.
[0028]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement in another aspect by making an appropriate change.
[0029]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description of the embodiments of the present invention, according to the invention of claim 1, after the commercial power source is rectified and smoothed by the rectifier circuit to generate direct current, the power MOS-FET is fully bridged. It is applied to the high-frequency inverter configured with When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the current monitoring unit, the current flowing through the matching circuit is monitored, and after the current of the matching circuit is completely turned off, the drive command unit is operated to determine the ratio between the ON time and the OFF time of the drive command. By making it change, the optical output of the laser can be freely controlled. As a result, it is possible to eliminate the DC / DC converter, increase the efficiency, reduce the cost, and further reduce the size of the laser oscillator itself.
[0030]
According to the invention of claim 2, after the commercial power source is rectified and smoothed by the rectifier circuit and direct current is created, the direct current is applied to the high-frequency inverter in which the power MOS-FET is constituted by a full bridge. When a drive command is given from the drive command unit to the drive circuit, the drive circuit operates and AC power obtained by the high-frequency inverter is sent to the matching circuit. In this matching circuit, the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator is converted, and the voltage is boosted and discharged between the discharge space in the laser oscillator. As a result, in the pause timer unit, the time until the current drops to the extent that the high-frequency inverter does not break is monitored, and it is estimated that the current of the matching circuit becomes a current that does not break the high-frequency inverter. By operating the command unit to change the ratio between the ON time and the OFF time of the drive command, the light output of the laser can be freely controlled. As a result, it is possible to eliminate the DC / DC converter, increase the efficiency, reduce the cost, and further reduce the size of the laser oscillator itself.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a laser oscillator power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is an operation flowchart illustrating the operation of the laser oscillator power supply device.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an operation when a DUTY of a drive command is low.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation when a DUTY of a drive command is high.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation in a phase delay state.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an operation in a phase advance state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator power supply device 3 Commercial power supply 5 Rectifier circuit 7 High frequency inverter 7A, 7B, 7C, 7D Power MOS-FET
9 Matching circuit 11 Drive circuit 13 Drive command unit 15 Power supply monitoring unit 17 Pause timer unit

Claims

商用電源を整流平滑して直流を作り出す整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可せしめるパワーＭＯＳ−ＥＦＴをフルブリッジで構成した高周波インバータと、この高周波インバータで得られた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に駆動指令を与える駆動指令部と、前記マッチング回路に流れる電流を監視する電流監視部とを設け、前記電流監視部において前記マッチング回路の電流がゼロになったことを検出した後、前記駆動指令部から前記駆動回路に駆動指令を与えることを特徴とするレーザ発振器用電源装置。A rectifier circuit that rectifies and smoothes commercial power supply to generate direct current, a high-frequency inverter composed of a full-bridge power MOS - EFT that applies the direct-current voltage generated by this rectifier circuit, and the AC power obtained by this high-frequency inverter And a matching circuit for converting and boosting the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and a drive circuit for driving the high frequency inverter to operate and stop the high frequency inverter And a drive command unit that gives a drive command to the drive circuit and a current monitoring unit that monitors a current flowing through the matching circuit, and the current monitoring unit detects that the current of the matching circuit has become zero. Then, a drive command is given to the drive circuit from the drive command unit. Laser oscillator power supply unit for that.

商用電源を整流平滑して直流を作り出す整流回路と、この整流回路で作り出された直流電圧を印可せしめるパワーＭＯＳ−ＥＦＴをフルブリッジで構成した高周波インバータと、この高周波インバータで得られた交流電力が送られ、前記高周波インバータとレーザ発振器における放電空間との間のインピーダンスを変換し、かつ昇圧するためのマッチング回路と、前記高周波インバータを動作させたり、停止させたりすべく高周波インバータを駆動せしめる駆動回路と、この駆動回路に駆動指令を与える駆動指令部と、前記マッチング回路に流れる電流を監視する電流監視部と、前記駆動指令のＯＮ／ＯＦＦ時間の最小値を規定する休止タイマー部とを設け、前記高周波インバータが壊れない程度まで電流が下がるまでの一定時間を前記休止タイマー部にＯＦＦ時間の最小値に設定したことを特徴とするレーザ発振器用電源装置。A rectifier circuit that rectifies and smoothes commercial power supply to generate direct current, a high-frequency inverter composed of a full-bridge power MOS - EFT that applies the direct-current voltage generated by this rectifier circuit, and the AC power obtained by this high-frequency inverter And a matching circuit for converting and boosting the impedance between the high frequency inverter and the discharge space in the laser oscillator, and a drive circuit for driving the high frequency inverter to operate and stop the high frequency inverter A drive command unit that gives a drive command to the drive circuit, a current monitoring unit that monitors the current flowing through the matching circuit, and a pause timer unit that defines a minimum value of the ON / OFF time of the drive command, A certain period of time until the current drops to such an extent that the high-frequency inverter does not break is rested. Timer section laser oscillator power source and wherein the set to the minimum value of the OFF time.