[实用新型]节能稳流式CO2气体激光器电源

说明书

本实用新型涉及一种气体激光器的电源，特别涉及一种CO₂气体激光器的电源。

CO₂气体激光器是工作在负阻特性的辉光放电区，需要很高的着火电压，然后靠限流电阻使放电稳定，限流电阻消耗功率约为激光器消耗功率的1／3，功率损耗很大。图1给出现有CO₂气体激光器的电源结构简图，为了使激光器工作电流可调，一般采用调整调压器（1）方法改变电源变压器（2）初级电压，为了兼顾小电流与大电流放电都能稳定和都能着火，电源变压器（2）次级电压要求比较高，因此串联的限流电阻R（3）更大，从节能方面看，其效率很低，并且使机箱体积增大。如果限流电阻（3）用得较小，会发生电流抖动，甚至会使放电进入弧光放电区，损坏激光器。

本实用新型的目的：是提供一种能实现自动稳流的开关电源和采用电抗元件限流的CO₂气体激光器的电源，使医用激光治疗机工作电流在0－20mA范围内连续可调，扩大了医疗范围和提高手术精度。

为了实现这一目的，本实用新型的发明方案是：图2给出CO₂气体激光器的电源工作原理结构示意图。它采用半桥他激式高频开关电源（5）（见图4），把直流变为15KHZ的高频高压方波脉冲，采用数字式交流电流调整器（6）（见图3），用CO₂激光管（8）阴极电流经采样电阻（7）得到的电压反馈到控制回路，实现自动稳流。同时采用高压电抗恒流器件（4）代替串联在激光管阳极的电阻R（3）限流。使激光器在小电流与大电流工作时，工作电流同样稳定。节省功耗1／3，解决了散热问题，提高了整机的可靠性。有关该电路的工作原理和特征在附图说明中描述。

本实用新型的优点：

电路结构紧凑：该电源由高压电抗恒流器件（采用专用集成模块HVD－1型）（4）、半桥他激式高频开关电源（采用VMOS开关管IRF840型）（5）、数字式交流电流调整器（6）、采样电阻（7）、自动稳流伺服器（采用双运放CF358作比较器实现）（9）、同步可预设定可逆计数器CC40192B（10）、CO₂激光管（8）、CC4511译码器（11）和LED数码管显示（12）等组成，具有电路结构合理、造价成本低和易于实施等特点。

使用方便：将数字式交流电流调整器（6）得到的直流电压，调节范围为50V－280V，供给半桥他激式高频开关电源（5）产生15KHZ的高频电压方波，经高压电抗恒流器件（4），供给CO₂激光管（8）。在预设定CO₂激光管（8）工作电流后，一旦CO₂激光管（8）启动，工作电流从CO₂激光管（8）的阳极流到阴极，通过采样电阻（7）到达地电位，采用样电阻（7）上的电压与预设定值的电压相比较，可以纠正同步电流预设定可逆计数器CC40192B（10）的预设定值从而增加或减少可控硅（20）导通的相位角，实现自动稳流。该电源可使CO₂激光管（8）电流工作在0－20mA范围内任意预设定值。若用于医用激光治疗机，扩大了治疗范围，提高了手术精度。若用于实验室，使实验重复性好。由于采用数字式交流电流调整器（6），省去了笨重的调压器（1）和电源变压器（2），减少了两者的损耗，缩小了机箱的体积和减轻重量，适于便携式激光器装置。

同时由于采用高压电抗恒流器件（4）代替串联在激光管阳极的电阻R（3）限流。因为电抗元件（电感或电容）可以代替电阻在交流电路中实现限流功能，而本身几乎不消耗有用功率。所以用电抗限流元件比用电阻限流可以大大节能。由于在该电源中采用高压电抗恒流器件（4），使节省功耗1／3，同时解决散热问题，提高了整机的使用可靠性。并且使激光器在小电流与大电流工作时，工作电流同样稳定。因为CO₂气体激光器需要直流高压激励，所以直接在直流高压回路中串联电抗元件是不行的。本发明电抗元件为一种特殊的模拟集成模块，即为专用集成模块HVD－1型高压电抗恒流器件（4），也称为激光器专用HVD－1型高压模块，使用方便可靠。从输入端看，是一个电抗与等效负载串联，电抗限制了电流。尽管负载有负阻特性，即电流增大时，两端电压反而降低，串联电抗后的总阻抗还是正的。从输出端看，是一个有很大内阻抗的恒流直流源，当负载不通时，产生数万伏的直流高压使CO₂激光管（8）着火，而一有负载，其工作电流由内部恒流源决定。该电源具有稳流、工作电流范围宽、精度高和重复性好，并且节能、节省功耗1／3，使用方便、安全可靠等特点。