[实用新型]一种激光电源

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种激光电源。

背景技术

二氧化碳激光器、准分子激光器、氮分子激光器等高压快放电激励气体激光器需要输出约10kV-30kV的高压脉冲电源，并需要闸流管、火花隙等高压开关作为高压放电开关。这类高压激光电源使用较多的高压元器件，成本较高，且闸流管、火花隙等高压开关部件寿命较短，稳定工作时间有限。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低成本、长寿命的激光电源。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种激光电源，包括有直流电源U，所述的直流电源U的输入端连接市电，滤波电容C0、电感L、小功率可控硅开关S1、二极管D1和电容C1串联组成LC谐振充电回路，所述的滤波电容C0与直流电源U并联，滤波电容C0和和电容C1连接，电容C1的一端连接脉冲变压器T的一次侧的一端，脉冲变压器T的一次侧的另一端连接大功率可控硅开关S2，大功率可控硅开关S2与电容C1的另一端连接，脉冲变压器T的二次侧的一端连接止回二极管D2的负极，止回二极管D2的正极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接脉冲变压器T的二次侧的另一端，电容C3并联在电容C2的两端，电容Cd并联在电容C3的两端，在电容C2与电容C3之间连接有磁开关MS1，电容C3与电容Cd之间连接有磁开关MS2，电容Cd的一端接地，电容Cd的两端为高压输出端，通过控制小功率可控硅开关S1的闭合，电容C1被充电到最高近1400V，大功率可控硅开关S2导通，电容C1通过脉冲变压器T对电容C2充电，在电容C2电压逐渐升高过程中，磁开关MS1处于非饱和状态，近似为断路；当电容C2电压达到最高时，磁开关MS1正好饱和，此时MS1近似为一空心小电感，电容C2快速向电容C3放电；经过磁开关MS2的压缩过程，电容Cd上的电压上升时间达到约100ns，对工作气体放电泵浦产生激光。

所述的脉冲变压器T的铁心的放置方式为初级线圈绕在中间，两个次级线圈绕在两边，这种放置方式可以有较大的空间放置绕组线圈，有利于绝缘和散热。由于脉冲变压器能量转移时间仅5μs左右，电流趋肤效应显著，加之峰值电流较大，因此一般导线损耗较大。本实用新型中，变压器初级采用薄铜板绕制，次级采用利兹线绕制，能有效降低趋肤效应带来的损耗，变压器能量传递效率达90%以上。

所述的磁开关的磁芯和骨架结构为磁芯是高矩形比的纳米晶材料磁环，每个磁开关使用3个磁环堆叠，三个磁环固定在固定架上，中间采用塑料柱子穿过，每个磁环外侧套有绝缘护盒，两头制作夹板夹紧磁环，中间的塑料柱子中心开一小孔，磁芯复位电流导线从中穿过，这样的磁开关结构紧凑，绝缘性能好。

所述的磁开关的第一级开关引线绕线匝数在30-40匝，两组两组线圈对称的绕在两边，相比单根绕组的绕制方式，这样能有效降低磁开关电阻，减少损耗，也有利于磁芯的均匀使用；第二级开关引线匝数在4-6匝，两组两组线圈对称的绕在两边，如果匝数较少，空间允许的话，还可以改进称4组并联的方式进行绕制，这样更能降低磁开关电阻，也更利于磁芯材料的均匀使用。

滤波电容C0的电容值为C0=200uF，电容C1的电容值为C1=2.5uF，电容C2、C3的电容值为C2=C3=10nF，电容Cd的电容值为Cd=8nF，直流电源U的输出电压为500-700V，脉冲变压器T是变比为1：16的升压变压器。

本实用新型的优点是：本实用新型设计了一种低成本、长寿命的激光电源，可以广泛应用于高压快放电激励气体激光器，不使用闸流管等高压开关部件，电源结构简单、制作成本低、使用寿命长，使用可控硅作为主开关，价格只有2-3千元，且寿命约10¹¹，因此成本能大大降低，寿命还能得到大幅度提高。

附图说明

图1为本实用新型的激光电源电路结构示意图。

图2为电容C1两端充电波形示意图。

图3为脉冲变压器T铁心放置示意图。

图4为磁开关剖面结构图。

图5为第一级磁开关开关引线示意图。

图6为第二级磁开关开关引线示意图。

图7为电容C2、C3、Cd两端电压波形。

具体实施方式