一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，包括對220V的交流電源進(jìn)行整流濾波，產(chǎn)生310V的直流電壓；對310V的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，處理后的直流電壓包括12V和5V兩個等級，分別用以進(jìn)行數(shù)字控制和反饋控制；采集負(fù)載輸出的反饋信號；將步驟四獲得的反饋信號通過比較器進(jìn)行比較；將比較器得出的結(jié)果輸入CPLD數(shù)字控制模塊；通過CPLD數(shù)字控制模塊輸出的控制命令；將步驟六中的控制命令輸入逆變升壓模塊，由逆變升壓模塊輸出控制電流，控制負(fù)載工作。本發(fā)明基于CPLD的數(shù)字控制方式，在激光加工中可以勝任10kb/s的控制脈沖，能夠很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。頻率響應(yīng)高、控制精確、且輸出電流紋波小，能夠保證激光器長期穩(wěn)定的工作。
【專利說明】一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，涉及電源設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]激光加工設(shè)備對電源的要求非常高，電源是設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)，沒有電源，但也并不意味著只要是電源就符合金屬激光切割機(jī)，同時電源具有一定的安全隱患，所以需要滿足一下要求，電網(wǎng)的電波控制在+10%—15%之間，我國電源由于技術(shù)上的原因，質(zhì)量上存在不足，加上人為因素，這個波動范圍比較難控制。
[0003]激光加工主要是利用CO，激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，來完成所需軌跡圖形的切割或者相應(yīng)工藝品表面的雕亥IJ。激光加工屬于非接觸加工，具有加工方法多、適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、質(zhì)量好和加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。激光驅(qū)動電源作為激光器的直接控制單元，其光開關(guān)響應(yīng)的最高頻率和出光功率穩(wěn)定和可靠性會直接影響最終的加工效果。
[0004]專利號為CN103606811A，專利名稱為基于CPLD的脈沖光纖激光器驅(qū)動電源控制系統(tǒng)，該專利提高了激光功率的穩(wěn)定性，但并沒有從電源部分進(jìn)行控制，電源的不穩(wěn)定性依然會影響激光的穩(wěn)定性，所以該專利沒有從根源上解決該技術(shù)問題。
[0005]專利號為CN201717507U，專利名稱為一種激光電源，該專利中設(shè)計(jì)的電源中沒有針對電源的穩(wěn)定性和抖動性進(jìn)行控制，只是簡單的改進(jìn)了電源的開關(guān)引起的問題，且該電源的功能不足以支撐現(xiàn)有激光加工的需要。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的激光驅(qū)動電源的穩(wěn)定性目前都得不到很好的解決，已成為目前急需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，基于CPLD的數(shù)字控制方式，在激光加工中可以勝任lOkb/s的控制脈沖，能夠很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟包括:
步驟一、對220V的交流電源進(jìn)行整流濾波，產(chǎn)生310V的直流電壓；
步驟二、對經(jīng)過步驟一整流濾波處理的310V的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，處理后的直流電壓包括12V和5V兩個等級，分別用以進(jìn)行數(shù)字控制和反饋控制；
步驟三、采集負(fù)載輸出的反饋信號；
步驟四、將步驟四獲得的反饋信號通過比較器進(jìn)行比較；
步驟五、將比較器得出的結(jié)果輸入CPLD數(shù)字控制模塊；
步驟六、通過CPLD數(shù)字控制模塊輸出的控制命令；
步驟七、將步驟六中的控制命令輸入逆變升壓模塊，由逆變升壓模塊輸出控制電流，控制負(fù)載工作。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟二中，使用VIPer22 A芯片作為輔助電源模塊，對直流電壓進(jìn)行處理。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，逆變升壓模塊包括半橋逆變電路、串聯(lián)諧振電路，其中所述半橋逆變電路的輸入端與穩(wěn)壓直流電源模塊的輸出端相連，所述半橋逆變電路的輸出端與所述串聯(lián)諧振電路相連。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括濾波模塊，所述濾波模塊的輸入端與所述輔助電源的輸出端相連，所述濾波模塊的輸出端與CPLD數(shù)字控制模塊相連。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述CPLD數(shù)字控制模塊采用的芯片型號為FLEX601。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明基于CPLD的數(shù)字控制方式，在激光加工中可以勝任lOkb/s的控制脈沖，能夠很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。在激光切割加工中，由于數(shù)字控制模塊輸出的驅(qū)動脈沖的占空比不受外部非控制信號的影響，能夠保證在長時間工作下穩(wěn)定的功率輸出；輔助電源VIPer22 A，采用基于VIPer22 A變換器和高頻電源變壓器的輔助電源，輸出電壓波形穩(wěn)定無較大尖峰；頻率響應(yīng)高、控制精確、且輸出電流紋波小，能夠保證激光器長期穩(wěn)定的工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，所述數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟包括:
步驟一、對220V的交流電源進(jìn)行整流濾波，產(chǎn)生310V的直流電壓；
步驟二、對經(jīng)過步驟一整流濾波處理的310V的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，處理后的直流電壓包括12V和5V兩個等級，分別用以進(jìn)行數(shù)字控制和反饋控制；
步驟三、采集負(fù)載輸出的反饋信號；
步驟四、將步驟四獲得的反饋信號通過比較器進(jìn)行比較；
步驟五、將比較器得出的結(jié)果輸入CPLD數(shù)字控制模塊；
步驟六、通過CPLD數(shù)字控制模塊輸出的控制命令；
步驟七、將步驟六中的控制命令輸入逆變升壓模塊，由逆變升壓模塊輸出控制電流，控制負(fù)載工作。
[0017]穩(wěn)壓直流電源模塊主要完成交流220V的輸入電壓到310V的直流電壓的轉(zhuǎn)換，并保證逆變升壓模塊在一個合理的參數(shù)下穩(wěn)定可靠工作。
[0018]逆變升壓模塊主要完成負(fù)載需要的約200V的高壓輸出，反饋電路主要起到保護(hù)作用，通過采樣逆變升壓模塊的電流大小來保護(hù)輸出電流不超過30mA，控制輸出電流的范圍。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，逆變升壓模塊包括半橋逆變電路、串聯(lián)諧振電路，其中所述半橋逆變電路的輸入端與穩(wěn)壓直流電源模塊的輸出端相連，所述半橋逆變電路的輸出端與所述串聯(lián)諧振電路相連，310V的直流電壓經(jīng)過逆變升壓模塊得到高頻方波電壓，為了保證低電流激光器的器輝，在逆變回路中采用了串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振技術(shù)。高頻升壓變壓器和高壓整流電路構(gòu)成的升壓部分被封裝成獨(dú)立的元件高壓包。
[0020]數(shù)字部分采用CPLD控制，一方面CPLD完成開關(guān)光、水保護(hù)、過流過壓反饋等信號的邏輯控制，另一方面主要是完成PWM波的輸出。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，輔助電源模塊采用的芯片型號為VIPer22 A，基于VIPer22 A變換器和高頻電源變壓器的輔助電源，輸出電壓波形穩(wěn)定無較大尖峰。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括濾波模塊，所述濾波模塊的輸入端與所述輔助電源的輸出端相連，所述濾波模塊的輸出端與CPLD數(shù)字控制模塊相連。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述CPLD數(shù)字控制模塊采用的芯片型號為FLEX601。
[0024]由于控制部分采用了基于CPLD的數(shù)字控制方式，在激光雕刻加工中可以勝任lokb/s的控制脈沖，能夠很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。在激光切割加工中，由于數(shù)字控制模塊輸出的驅(qū)動脈沖的占空比不受外部非控制信號的影響，能夠保證在長時間工作下穩(wěn)定的功率輸出。在激光雕刻中，能夠?qū)崟r響應(yīng)控制系統(tǒng)的功率數(shù)據(jù)，同時由于激光器的出光功率與工作電流之間并不是線性關(guān)系，在坡度雕刻時，可以通過數(shù)字控制部分修正光功率，使其以線性變化來保證在雕刻坡度中對坡度的要求。
[0025]在激光加工應(yīng)用中，有時會有很多特殊的加工要求，如切割起始階段要求出光功率大一些。數(shù)字控制方式能夠方便地修改程序來滿足相應(yīng)的新要求。
[0026]該激光驅(qū)動電源頻率響應(yīng)高、控制精確、且輸出電流紋波小，能夠保證激光器長期穩(wěn)定的工作。
[0027]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體步驟包括: 步驟一、對220V的交流電源進(jìn)行整流濾波，產(chǎn)生310V的直流電壓； 步驟二、對經(jīng)過步驟一整流濾波處理的310V的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，處理后的直流電壓包括12V和5V兩個等級，分別用以進(jìn)行數(shù)字控制和反饋控制； 步驟三、采集負(fù)載輸出的反饋信號； 步驟四、將步驟四獲得的反饋信號通過比較器進(jìn)行比較； 步驟五、將比較器得出的結(jié)果輸入CPLD數(shù)字控制模塊； 步驟六、通過CPLD數(shù)字控制模塊輸出的控制命令； 步驟七、將步驟六中的控制命令輸入逆變升壓模塊，由逆變升壓模塊輸出控制電流，控制負(fù)載工作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述步驟二中，使用VIPer22 A芯片作為輔助電源模塊，對直流電壓進(jìn)行處理。
3.權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:逆變升壓模塊包括半橋逆變電路、串聯(lián)諧振電路，其中所述半橋逆變電路的輸入端與穩(wěn)壓直流電源模塊的輸出端相連，所述半橋逆變電路的輸出端與所述串聯(lián)諧振電路相連。
4.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:還包括濾波模塊，所述濾波模塊的輸入端與所述輔助電源的輸出端相連，所述濾波模塊的輸出端與CPLD數(shù)字控制模塊相連。
5.如權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字大功率驅(qū)動電源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述CPLD數(shù)字控制模塊采用的芯片型號為FLEX601。
【文檔編號】H02M5/42GK104362862SQ201410563542
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】王蕻, 張金民 申請人:蘇州佑瑞檢測技術(shù)有限公司