引言

激光加工重要是利用CO：激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，來完成所需軌跡圖形的切割或者相應工藝品表面的雕刻。激光加工屬于非接觸加工，具有加工方法多、適應性強、加工精度高、質量好和加工效率高等優點。激光驅動電源作為激光器的直接控制單元，其光開關響應的最高頻率和出光功率穩定和可靠性會直接影響最終的加工效果。基于快速響應和出光穩定的需求，樂創自動化技術有限公司研發了一種基于CpLD的數字式大功率激光驅動電源。

2系統組成及其工作原理

2.1系統組成

基于CpLD的數字式大功率CO：激光驅動電源的系統結構如圖1所示。該系統重要由主電源、穩壓電源、輔助電源、驅動橋路、逆變升壓、反饋電路和數字控制電路等部分組成。其中主電源和穩壓電源重要完成AC20V的輸人到310V直流電壓的穩定輸出，保證逆變升壓部分在一個合理的參數下穩定可靠工作。輔助電源重要是將310V直流電壓轉換成SV和12V直流電壓供數字控制部分和反饋比較器部分使用。驅動橋路和逆變升壓重要是完成負載要的約200(刃V高壓的輸出。反饋電路重要起到保護用途，控制輸出電流的范圍。

2.2工作原理

在激光驅動電源的原理框圖中，AC202V經過整流濾波后出現310V的直流電壓，310V直流電壓經過穩壓電源輸出穩定的310V直流電壓供逆變升壓部分和輔助電源工作，輔助電源把3lOV直流電壓變成12V和SV直流電壓給數字控制部分和反饋部分供應基準電壓。數字控制部分通過控制驅動橋路的導通時間來完成功率的控制。反饋電路通過采樣輸出源端的電流大小來保護輸出電流不超過30MA。

3功能的實現方法

3.主電路及穩壓電路部分

AC220V經過整流濾波后得到301V左右的直流電壓，再經過開關型穩壓電源得到穩定的3lOV直流電壓。

3.2驅動橋路及逆變升壓部分

31OV直流電壓經過半橋逆變得到高頻方波電壓，為了保證低電流激光器的器輝，在逆變回路中采用了串聯諧振和并聯諧振技術。高頻升壓變壓器和高壓整流電路構成的升壓部分被封裝成獨立的元件高壓包。設計中采用2個高壓包串聯輸出給激光器供電。

3.3數字控制部分及反饋部分

數字部分采用CpLD控制，一方面CpLD完成開關光、水保護、過流過壓反饋等信號的邏輯控制，另一方面重要是完成pWM波的輸出。

3.4輔助電源部分

基于VIper22A變換器和高頻電源變壓器的輔助電源，輸出電壓波形穩定無較大尖峰。

4功能特點

4.1穩定性好，抗外電壓波動性強，調節范圍大

由在逆變升壓電路之前設計了一級開關型穩壓電源，該穩壓電源能夠保證外網電壓在一15%(187V)一+10%(242V)之間變化時，逆變升壓部分的基準電壓穩定在30v，這樣就保證了逆變升壓部分能工作在一個穩定的參數下，同時也就提高了其工作的穩定性。

4.2頻率響應高

由于控制部分采用了基于CpLD的數字控制方式，在激光雕刻加工中可以勝任lokb/s的控制脈沖，能夠很好地完成坡度雕刻和小字的雕刻。

4.3準確的功率控制

在激光切割加工中，由于數字控制模塊輸出的驅動脈沖的占空比不受外部非控制信號的影響，能夠保證在長時間工作下穩定的功率輸出。在激光雕刻中，能夠實時響應控制系統的功率數據，同時由于激光器的出光功率與工作電流之間并不是線性關系，在坡度雕刻時，可以通過數字控制部分修正光功率，使其以線性變化來保證在雕刻坡度中對坡度的要求。

4.4可以定制的控制方式

在激光加工應用中，有時會有很多特殊的加工要求，如切割起始階段要求出光功率大一些。數字控制方式能夠方便地修改程序來滿足相應的新要求。

5結論

通過在成都微巨科技有限公司生產的1.6M的激光器上長時間測試，該激光驅動電源頻率響應高、控制精確、且輸出電流紋波小，能夠保證激光器長期穩定的工作。