[发明专利]一种大功率激光电源用多分频脉冲宽度调制控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及激光电源，特别是涉及一种大功率激光电源用多分频脉冲宽度调制控制电路。

背景技术

现有大功率激光放电电源中，大多是采用未分频或二分频的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，缩略词为PWM)控制电路，前一种控制单个功率开关管工作，后一种控制两个并联的功率开关管交替工作。

由于作为功率开关管的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，缩略词为IGBT)工作时的功耗，与工作频率即载波频率基本是线性相关。工作频率越高，IGBT功耗越大，器件的实际温度也就越高，安全隐患越突显，因此，IGBT的工作频率严重制约了大功率激光放电电源的输出功率提高。尽管可以采用多个IGBT并联方式，以减少单个IGBT的电流以降低温度，但是，又存在并联个管之间的均流问题。此外，大功率激光放电电源的开关频率还受到IGBT最高特性频率只有几十KHz的限制，采用的电感感抗高，存在电源体积偏大，功耗增大，转换效率和稳定度下降的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种大功率激光电源用多分频脉冲宽度调制控制电路。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种大功率激光电源用多分频脉冲宽度调制控制电路，包括脉冲宽度调制PWM信号生成器，所述PWM信号生成器用于控制一组并联的功率开关管为大功率激光放电提供电源。

这种大功率激光电源用多分频脉冲宽度调制控制电路的特点是：

设有由级联的计数器和译码器组成的至少三分频电路，所述计数器的输入端与所述PWM信号生成器的输出端连接，所述译码器的输出端与所述PWM信号生成器的输出端同时与一组并行的门电路连接，所述一组并行的门电路的各个输出端分别与所述一组并联的功率开关管的控制端一一对应连接，组成至少三分频的PWM控制电路。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述计数器是异步集成计数器和同步集成计数器中的一种。

所述计数器是任意进制计数器。

所述计数器是四位二进制计数器。

设有采用反馈清零法的或门、门组合电路，所述或门的一输入端与所述PWM信号生成器的输出端连接，另一输入端与所述门组合电路的输出端连接，所述或门的输出端与所述计数器的清零控制端连接，所述门组合电路的输入端与所述计数器的输出端连接。

所述译码器是二-四线译码器、三-八线译码器和四-十六线译码器中的一种。

本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述一组并联的功率开关管是至少三个功率开关管并联的一组并联的功率开关管。

所述一组并联的功率开关管是连接在降压变换器BUCK电源结构和升压变换器BOOST电源结构中的一组并联的功率开关管。

所述功率开关管是IGBT。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明采用至少三分频的PWM信号同时控制数量相同的至少三个功率开关管循环工作，不仅可以降低单个功率开关管的工作频率，提高电源的总工作开关频率、电源转换效率和稳定度，还可以降低散热片温度，减小电源体积，有效解决多个功率开关管并联之间的均流问题，可以用于12KW以上的大功率激光电源。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的电路组成图；

图2是图1电路的PWM信号生成器、译码器和门电路的输出波形图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如图1、2所示的大功率钇铝石榴石晶体YAG激光电源用四分频脉冲宽度调制控制电路，包括采用型号为TL494芯片的PWM信号生成器U6。PWM信号生成器U6用于控制一组并联的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4为大功率YAG激光放电提供电源。功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4采用型号为MDI550-12A4的IGBT。