Блок питания лазера

 

Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использована для создания источников питания лазеров. Задачей полезной модели является создание блока питания лазера с мощностью накачки лазера, постоянной в определенном диапазоне температур и увеличенной вне упомянутого диапазона температур. Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания лазера содержит источник питания, устройство управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик, блок формирования термозависимого управляющего сигнала, вход которого электрически связан с выходом термодатчика, а выход указанного блока электрически связан с входом устройства управления. 1 илл.

Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использована для создания источников питания лазеров.

Известен блок питания лазера (БП) [1], включающий источник питания, устройство управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик.

Источник питания содержит стабилизатор постоянного напряжения, устройство управления выполнено на резистивном делителе напряжения, в качестве термодатчика используется термосопротивление, находящееся в цепи резистивного делителя напряжения устройства управления.

При увеличении температуры окружающей среды сопротивление термодатчика увеличивается, коэффициент деления резистивного делителя напряжения увеличивается, что вызывает увеличение входного сигнала источника питания и соответственное увеличение его выходного напряжения и мощности накачки лазера.

В связи с примененной в устройстве управления конкретной схемы резистивного делителя напряжения описанный БП имеет узкий линейный температурный диапазон регулирования напряжения питания, и соответственно, мощности накачки лазера.

Больший линейный температурный диапазон регулирования напряжения питания, и соответственно, мощности накачки лазера имеет БП, описанный в [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.

БП [2] включает источник питания, устройство управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик.

Источник питания заряжает конденсатор накачки лазера, устройство управления выполнено на резистивном делителе напряжения, в составе термодатчика используются два термосопротивления, находящиеся в цепи резистивного делителя напряжения устройства управления.

При увеличении температуры окружающей среды сопротивление термодатчиков увеличивается, коэффициент деления резистивного делителя напряжения увеличивается, что вызывает увеличение входного сигнала источника питания и соответственное увеличение его выходного напряжения, и соответственно, мощности накачки лазера.

В связи с применением в устройстве управления резистивного делителя напряжения с двумя термосопротивлениями, имеющими существенно отличающиеся зависимости от температуры, описанный БП имеет более широкий линейный температурный диапазон регулирования напряжения источника питания, и соответственно, мощности накачки лазера.

Однако указанный БП [2] позволяет получить только плавно нелинейно увеличивающееся или уменьшающееся с температурой напряжение питания, и соответственно, только плавно нелинейно увеличивающуюся или уменьшающуюся с температурой мощность накачки лазера.

Задачей настоящей полезной модели является создание блока питания лазера с мощностью накачки лазера, постоянной в определенном диапазоне температур и увеличенной вне упомянутого диапазона температур.

Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания лазера, содержащий источник питания, устройство управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик, в отличие от прототипа, содержит блок формирования термозависимого управляющего сигнала, вход которого электрически связан с выходом термодатчика, а выход указанного блока электрически связан с входом устройства управления.

Введение в БП блока формирования термозависимого управляющего сигнала, электрическое соединение выхода термодатчика с входом указанного блока, выход которого электрически связан с входом устройства управления, позволяет получить на выходе БП мощность накачки лазера, постоянную в определенном диапазоне температур и увеличенную вне упомянутого диапазона температур.

Полезная модель поясняется фигурой.

На фигуре представлена функциональная схема БП.

БП содержит источник питания 1, устройство управления 2, блок 3 формирования термозависимого управляющего сигнала, термодатчик 4.

Источник питания 1 представляет собой генератор тока на микросхеме IR2104SPBF, имеет регулировку тока в пределах от 0 до 7А. Источник питания 1 обеспечивает постоянный ток накачки лазера, в качестве которого используется лазерный диод.

Устройство управления 2, выход которого электрически связан с входом источника питания 1, выдает управляющий сигнал на вход источника питания 1.

Функционально устройство управления 2 включает в себя устройство сравнения 5 на микросхемах LM397MF и LMC7101AIM5, резистивный делитель с резисторами 6 и 7. На резистивный делитель с резисторами 6 и 7 подается опорное напряжение Uоп, при этом сигнал с переменного резистора 6 подается на вход устройства сравнения 5.

Блок 3 формирования термозависимого управляющего сигнала, выход которого электрически связан с входом устройства управления 2, вырабатывает токовый сигнал управления, постоянный в определенном диапазоне температур и увеличенный вне упомянутого диапазона температур, поступающий на резистор 6 устройства управления 2. Указанный блок 3 включает в себя два устройства сравнения 8 и 9, каждое из которых выполнено на микросхеме LMC7101AIM5, и согласующее устройство 10 с "токовыми зеркалами" на двух микросхемах BCV62B. Устройство сравнения 8 предназначено для сравнения сигнала с термодатчика 4 с нижним опорным напряжением и функционирует при температурах ниже установленной определенной величины. Устройство сравнения 9 предназначено для сравнения сигнала с термодатчика 4 с верхним опорным напряжением и функционирует при температурах выше установленной определенной величины. Выходы устройств сравнения 8 и 9 связаны с соответствующими входами согласующего устройства 10, с выхода которого суммарный токовый сигнал поступает на резистор 6 устройства управления 2.

Термодатчик 4 на микросхеме LM135AH, выход которого электрически связан с входом блока 3 формирования управляющего сигнала, постоянного в определенном диапазоне температур и увеличенного вне упомянутого диапазона температур, вырабатывает сигнал, зависящий от температуры. Термодатчик 4 установлен в корпусе лазера.

БП работает следующим образом.

Пока корпус лазера имеет температуру, находящуюся в определенных пределах выше нижней пороговой и ниже верхней пороговой, сигнал с выхода термодатчика 4 тоже находится в определенном диапазоне выше нижнего порогового и ниже верхнего порогового значения. В этом случае выключены устройства сравнения 8 и 9 блока 3 формирования термозависимого управляющего сигнала. Токи устройств сравнения 8 и 9, поступающие на вход согласующего устройства 10 равны нулю, суммарный ток с выхода согласующего устройства 10 указанного блока 3, поступающий на резистор 6 блока управления 2, равен нулю. На вход устройства сравнения 5 блока управления 2 поступает постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый протекающим через резистивный делитель с резисторами 6 и 7 током источника опорного напряжения Uоп.

Устройство сравнения 5 блока управления 2 вырабатывает постоянный сигнал управления, не зависящий от температуры и поступающий с выхода устройства управления 2 на вход источника питания 1. Источник питания 1 обеспечивает постоянную мощность накачки лазера, в нашем случае постоянный ток накачки лазерного диода.

Как только температура корпуса лазера становится ниже определенной нижней пороговой температуры, сигнал с выхода термодатчика 4, поступающий на вход блока 3 формирования термозависимого управляющего сигнала, будет меньше установленного определенного нижнего порогового значения.

При этом значении сигнала с выхода термодатчика 4 срабатывает устройство сравнения 8, которое при этом увеличивает выходной ток, поступающий через согласующее устройство 10 на резистор 6 в блоке управления 2. Устройство сравнения 9 при этом выключено и выходной ток его равен нулю. Суммарный ток с выхода согласующего устройства 10 блока 3, поступающий на резистор 6 блока управления 2, больше нуля. На вход устройства сравнения 5 блока управления 2 поступает увеличенный постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый суммарным током, образованным током протекающим через резистивный делитель с резисторами 6 и 7 от источника опорного напряжения Uоп блока управления 2 и выходным током согласующего устройства 10 блока управления 3, протекающим через резистор 6. Устройство сравнения 5 увеличивает сигнал с выхода устройства управления 2, поступающий на вход источника питания 1.

Источник питания 1 при этом увеличивает постоянный ток накачки лазерного диода, и соответственно, мощность накачки лазера.

Как только температура корпуса лазера становится выше определенной верхней пороговой температуры, сигнал с выхода термодатчика 4, поступающий на вход блока 3 формирования термозависимого управляющего сигнала, будет больше установленного определенного верхнего порогового значения.

При этом значении сигнала с выхода термодатчика 4 срабатывает устройство сравнения 9, которое при этом увеличивает выходной ток, поступающий через согласующее устройство 10 на резистор 6 в блоке управления 2. Устройство сравнения 8 при этом выключено и выходной ток его равен нулю. Суммарный ток с выхода согласующего устройства 10 блока 3, поступающий на резистор 6 блока управления 2, больше нуля. На вход устройства сравнения 5 блока управления 2 поступает увеличенный постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый суммарным током, образованным током протекающим через резистивный делитель с резисторами 6 и 7 от источника опорного напряжения Uоп блока управления 2 и выходным током согласующего устройства 10 блока управления 3, протекающим через резистор 6. Устройство сравнения 5 увеличивает сигнал с выхода устройства управления 2, поступающий на вход источника питания 1.

Источник питания 1 при этом увеличивает постоянный ток накачки лазерного диода, и соответственно, мощность накачки лазера.

Таким образом, обеспечивается создание блока питания лазера с мощностью накачки лазера, постоянной в определенном диапазоне температур и увеличенной вне упомянутого диапазона температур.

Источники информации.

1. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров. - М. Энергоиздат, 1981. - С.91-92.

2. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров. - М. Энергоиздат, 1981. - С.96-98. - Прототип.

Блок питания лазера, содержащий источник питания, устройство управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик, отличающийся тем, что содержит блок формирования термозависимого управляющего сигнала, включающий первое и второе устройство сравнения и согласующее устройство, а устройство управления содержит третье устройство сравнения и резистивный делитель, выход которого электрически связан со входом третьего устройства сравнения, при этом входы первого и второго устройств сравнения электрически связаны с выходом термодатчика, а выходы указанных устройств электрически связаны с первым и вторым входами согласующего устройства, выход которого электрически связан с входом резистивного делителя, а выход третьего устройства сравнения является выходом устройства управления.



 

Наверх