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基于CPLD的激光驱动电源的设计

2012年05月23日 11:22 次阅读

  1 引言

  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,同时用与激光束同轴的压缩气体吹 走被熔化的材料,来完成所需轨迹图形的切割或者 相应工艺品表面的雕刻。激光加工属于非接触加工, 具有加工方法多、适应性强、加工精度高、质量好 和加工效率高等优点。激光驱动电源作为激光器的 直接控制单元,其光开关响应的最高频率和出光功 率稳定和可靠性会直接影响最终的加工效果。基于 快速响应和出光稳定的需求,乐创自动化技术有限 公司研发了一种基于CPLD的数字式大功率激光驱 动电源。

  2 系统组成及其工作原理

  2.1 系统组成

  基于 CPLD的数字式大功率CO:激光驱动电源 的系统结构如图1所示。 该 系统 主 要由主电源、稳压电源、辅助电源、 驱动桥路、逆变升压、反馈电路和数字控制电路等部 分组成。其中主电源和稳压电源主要完成AC20V 的输人到310V直流电压的稳定输出,保证逆变升 压部分在一个合理的参数下稳定可靠工作。辅助电 源主要是将310V直流电压转换成SV和12V直流电 压供数字控制部分和反馈比较器部分使用。驱动桥 路和逆变升压主要是完成负载需要的约200(刃V高压的输出。反馈电路主要起到保护作用,控制输出 电流的范围。

  

  2.2 工作原理

  在激光驱动电源的原理框图中,AC202V经过 整流滤波后产生310V的直流电压,310V直流电 压经过稳压电源输出稳定的310V直流电压供逆变 升压部分和辅助电源工作,辅助电源把3lOV直流 电压变成12V和SV直流电压给数字控制部分和反 馈部分提供基准电压。数字控制部分通过控制驱动 桥路的导通时间来完成功率的控制。反馈电路通 过采样输出源端的电流大小来保护输出电流不超过 30MA。

  3 功能的实现方法

  3.主电路及稳压电路部分

  AC220V 经过整流滤波后得到301V左右的直流电压,再经过开关型稳压电源得到稳定的3lOV直流电压。

  3.2 驱动桥路及逆变升压部分

  31O V 直 流电压经过半桥逆变得到高频方波电 压,为了保证低电流激光器的器辉,在逆变回路中 采用了串联谐振和并联谐振技术。高频升压变压器 和高压整流电路构成的升压部分被封装成独立的元 件高压包。设计中采用2个高压包串联输出给激光 器供电。

  3.3数字控制部分及反馈部分

  数字部分采用CPLD控制,一方面CPLD完成 开关光、水保护、过流过压反馈等信号的逻辑控制, 另一方面主要是完成PWM波的输出。

  3.4 辅助电源部分

  基于VIPer22 A变换器和高频电源变压器的辅 助电源,输出电压波形稳定无较大尖峰。

  4 功能特点

  4.1稳定性好,抗外电压波动性强,调节范围大

  由在逆变升压电路之前设计了一级开关型稳 压电源,该稳压电源能够保证外网电压在一15% (187V)一+10%(242V)之间变化时,逆变升压部 分的基准电压稳定在30v,这样就保证了逆变升压 部分能工作在一个稳定的参数下,同时也就提高了其工作的稳定性。

  4.2 频率响应高

  由于控制部分采用了基于CPLD的数字控制方 式,在激光雕刻加工中可以胜任lokb/s的控制脉 冲,能够很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。

  4.3 准确的功率控制

  在激光切割加工中,由于数字控制模块输出的 驱动脉冲的占空比不受外部非控制信号的影响,能 够保证在长时间工作下稳定的功率输出。在激光雕 刻中,能够实时响应控制系统的功率数据,同时由 于激光器的出光功率与工作电流之间并不是线性关 系,在坡度雕刻时,可以通过数字控制部分修正光 功率,使其以线性变化来保证在雕刻坡度中对坡度 的要求。

  4.4 可以定制的控制方式

  在激光加工应用中,有时会有很多特殊的加工 要求,如切割起始阶段要求出光功率大一些。数字 控制方式能够方便地修改程序来满足相应的新要求。

  5 结论

  通过在成都微巨科技有限公司生产的1.6M的 激光器上长时间测试,该激光驱动电源频率响应高、 控制精确、且输出电流纹波小,能够保证激光器长 期稳定的工作。

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为打造更出色的无人机,他们让鹦鹉戴上了护目镜

“鸟类挥动翅膀时,就会使那些微粒动起来,”研究生戴安娜·陈(Diana Chin)说,“在这个平面上...

发表于 2016-12-15 16:32 169次阅读
为打造更出色的无人机,他们让鹦鹉戴上了护目镜

激光时代已到 不用十年即可将取代LED照明?

11月13日,深圳市中光工业技术研究院暨中村修二激光照明实验室在深圳正式揭牌。激光照明将在深圳加速孵...

发表于 2016-12-15 09:53 212次阅读
激光时代已到 不用十年即可将取代LED照明?

水与光相互作用发出激光!可研制微型传感器

以色列理工学院29日发布公告称,该校研究人员首次通过实验证明,水与光相互作用也能发出激光,在之前被认...

发表于 2016-12-01 10:47 291次阅读
水与光相互作用发出激光!可研制微型传感器

PWM信号在LED驱动电源中的应用

脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,从测量、通信...

发表于 2016-11-23 15:33 961次阅读
PWM信号在LED驱动电源中的应用

十年FPGA开发经验工程师谈设计技巧

从大学时代第一次接触FPGA至今已有10多年的时间,至今记得当初第一次在EDA实验平台上完成数字秒表...

发表于 2016-11-04 09:27 1230次阅读
十年FPGA开发经验工程师谈设计技巧

LED电源转型升级?CHANGE WEN CAN

今年安森美收购仙童半导体之后,为了拓展更多的市场,助力中国LED驱动转型升级,在中山成立IDH,支持...

发表于 2016-09-08 13:40 658次阅读
LED电源转型升级?CHANGE WEN CAN

涨知识!如何评测LED频闪?

传统的荧光灯具直接用于50Hz的交流电,它的频闪是100Hz,用数码相机拍摄的时候因为采样频率的不同...

发表于 2016-08-26 15:16 3611次阅读
涨知识!如何评测LED频闪?

FPGA和CPLD内部自复位电路设计方案

本文描述了复位的定义,分类及不同复位设计的影响,并讨论了针对FPGA和CPLD的内部自复位方案。

发表于 2016-07-11 14:33 1322次阅读
FPGA和CPLD内部自复位电路设计方案

上海安路科技宣布国内首款ELF系列非易失性CPL...

上海安路信息科技有限公司宣布在其主力FPGA产品EAGLE系列之外,再添CPLD产品ELF系列。本次...

发表于 2016-05-09 10:19 784次阅读
上海安路科技宣布国内首款ELF系列非易失性CPL...

LED驱动电源产业如何突破红海困局

作为LED产品的核心部件之一,驱动电源在LED灯具的成本构成方面一直占据着较大的比重。

发表于 2016-03-29 08:23 737次阅读
LED驱动电源产业如何突破红海困局

面光源材质分析及平板灯设计生产需要注意的事!

本文主要介绍了面光源的结构有哪些材料及其在设计生产过程中需注意的问题。

发表于 2016-03-15 15:09 476次阅读
面光源材质分析及平板灯设计生产需要注意的事!

LED平板灯是如何进行结构设计的?

这里作者浅谈下平板灯的结构设计及其注意事项,希望能帮助到大家。

发表于 2016-03-09 16:20 925次阅读
LED平板灯是如何进行结构设计的?

8个Tips助你辨别LED灯具优劣

一款LED产品由许多不同的参数关联,以下8个tips助你正确辨别LED优劣。

发表于 2016-03-09 11:22 766次阅读
8个Tips助你辨别LED灯具优劣

LED驱动电源的安全设计是重中之重

LED芯片运作时散热需求外,驱动高亮度LED需要的高电流驱动电路设计,因为灯具产品动辄连续使用照明超...

发表于 2016-02-26 14:28 1193次阅读
LED驱动电源的安全设计是重中之重

LED球泡灯内部驱动电源分析

作为白炽灯的直接替代光源,LED球泡灯的用量将得到巨大的提升。其品质也会参差不齐。作为LED球泡灯内...

发表于 2016-02-17 09:11 5015次阅读
LED球泡灯内部驱动电源分析

LED应急照明在电梯安全事故中的作用

随着LED性能的提升,LED因其环保、节能、抗震、使用寿命长等特点,逐渐替代白炽灯作为电梯应急照明,...

发表于 2016-01-22 16:29 1343次阅读
LED应急照明在电梯安全事故中的作用

必须掌握的LED驱动电源知识

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电...

发表于 2016-01-20 10:46 696次阅读
必须掌握的LED驱动电源知识

具有高功率因数的LED驱动器设计步骤

由于 LED 灯广泛用于各种应用,它们的形状和大小也多种多样,以适合具体的灯具。另外,LED 驱动器...

发表于 2016-01-19 10:14 1113次阅读
具有高功率因数的LED驱动器设计步骤

千万门级国产FPGA芯片突破还待时日

同创国芯董事长祝昌华在发布会上表示:“全球FPGA芯片市场规模大约50亿美元左右,其中中国约15亿美...

发表于 2016-01-18 09:49 1754次阅读
千万门级国产FPGA芯片突破还待时日