Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7043
(13) U
(46) 2011.02.28
(51) МПК (2009)
H 01S 3/09
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) БЛОК ПИТАНИЯ ЛАЗЕРА
(21) Номер заявки: u 20100665
(22) 2010.07.23
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Борисов Виктор Викторович;
Жуков Олег Николаевич; Михайлов
Юрий Тимофеевич; Руховец Влади-
мир Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
Блок питания лазера, содержащий источник питания, термодатчик, устройство управ-
ления, вход которого электрически связан с выходом термодатчика, а выход электрически
связан с входом источника питания, отличающийся тем, что содержит блок формирова-
ния сигнала достижения заданной температуры, вход которого электрически связан с вы-
ходом термодатчика.
(56)
1. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров. - М.: Энергоиздат,
1981. - С. 91-92.
2. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров. - М.: Энергоиздат,
1981. - С. 96-98 (прототип).
BY7043U2011.02.28

2. BY 7043 U 2011.02.28
2
Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам пита-
ния, и может быть использована для создания источников питания лазеров.
Известен блок питания лазера (БП) [1], включающий источник питания, устройство
управления, выход которого электрически связан с входом источника питания, термодатчик.
Источник питания содержит стабилизатор постоянного напряжения, устройство
управления выполнено на резистивном делителе напряжения, в качестве термодатчика
используется термосопротивление, находящееся в цепи резистивного делителя напряже-
ния устройства управления.
При увеличении температуры окружающей среды сопротивление термодатчика уве-
личивается, коэффициент деления резистивного делителя напряжения увеличивается, что
вызывает увеличение входного сигнала источника питания и соответственное увеличение
его выходного напряжения и мощности накачки лазера.
В связи с применением в устройстве управления резистивного делителя напряжения и
одного термосопротивления описанный БП имеет суженный линейный температурный диа-
пазон регулирования напряжения питания и, соответственно, мощности накачки лазера.
Больший линейный температурный диапазон регулирования напряжения питания и,
соответственно, мощности накачки лазера имеет БП, описанный в [2], являющийся наибо-
лее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качест-
ве прототипа.
БП [2] включает источник питания, термодатчик, устройство управления, выход кото-
рого электрически связан с входом источника питания, а вход электрически связан с вы-
ходом термодатчика.
Источник питания заряжает конденсатор накачки лазера, устройство управления вы-
полнено на резистивном делителе напряжения, в составе термодатчика используются два
термосопротивления, находящиеся в цепи резистивного делителя напряжения устройства
управления.
При увеличении температуры окружающей среды сопротивление термодатчиков уве-
личивается, коэффициент деления резистивного делителя напряжения увеличивается, что
вызывает увеличение входного сигнала источника питания и соответственное увеличение
его выходного напряжения и, соответственно, мощности накачки лазера.
В связи с применением в устройстве управления резистивного делителя напряжения с
двумя термосопротивлениями, имеющими существенно отличающиеся зависимости со-
противления от температуры, описанный БП имеет больший линейный температурный диа-
пазон регулирования напряжения питания и, соответственно, мощности накачки лазера.
Однако указанный БП [2] не позволяет судить о достижении определенной темпера-
туры лазера. В частности, указанный БП не позволяет судить о достижении лазером мак-
симальной рабочей температуры, что может привести к выходу лазера из строя.
Задачей настоящей полезной модели является создание блока питания лазера, выраба-
тывающего сигнал достижения заданной (максимальной рабочей) температуры лазера.
Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания лазера, содержащий
источник питания, термодатчик, устройство управления, вход которого электрически свя-
зан с выходом термодатчика, а выход электрически связан с входом источника питания, в
отличие от прототипа, содержит блок формирования сигнала достижения заданной темпе-
ратуры, вход которого электрически связан с выходом термодатчика.
Введение в БП блока формирования сигнала достижения заданной температуры, вход
которого электрически связан с выходом термодатчика, позволяет формировать сигнал
достижения заданной (максимальной рабочей) температуры лазера. Этот сигнал может
использоваться как для индикации достижения заданной (максимальной рабочей) темпе-
ратуры лазера и отключения оператором питания лазера, так и для автоматического от-
ключения питания лазера соответствующим блоком.
Полезная модель поясняется фигурой.

3. BY 7043 U 2011.02.28
3
На фигуре представлена функциональная схема БП.
БП содержит источник питания 1, термодатчик 2, устройство управления 3, вход ко-
торого электрически связан с выходом термодатчика 2, а выход электрически связан с
входом источника питания 1, блок 4 формирования сигнала превышения заданной темпе-
ратуры, вход которого электрически связан с выходом термодатчика 2.
Источник питания 1 представляет собой генератор тока на микросхеме IR2104SPBF,
имеет регулировку тока в пределах от 0 до 7 А. Источник питания 1 обеспечивает посто-
янный ток накачки лазера, в качестве которого используется лазерный диод.
Термодатчик 2 на микросхеме LM135AH, выход которого электрически связан с вхо-
дом устройства управления 3 и с входом блока 4 формирования сигнала превышения за-
данной температуры, вырабатывает сигнал, зависящий от температуры. Термодатчик 2
установлен в корпусе лазера.
Устройство управления 3, выход которого электрически связан с входом источника
питания 1, выдает управляющий сигнал на вход источника питания 1.
Функционально устройство управления 3 включает в себя устройство сравнения 5 на
микросхемах LM397MF и LMC7101AIM5, резистивный делитель с резисторами 6 и 7, два
устройства сравнения 8 и 9, каждое из которых выполнено на микросхеме LMC7101AIM5,
и согласующее устройство 10 с "токовыми зеркалами" на двух микросхемах BCV62B.
Устройство сравнения 8 предназначено для сравнения сигнала с термодатчика 2 с нижним
опорным напряжением и функционирует при температурах ниже установленной опреде-
ленной величины. Устройство сравнения 9 предназначено для сравнения сигнала с термо-
датчика 2 с верхним опорным напряжением и функционирует при температурах выше
установленной определенной величины. Выходы устройств сравнения 8 и 9 связаны с со-
ответствующими входами согласующего устройства 10, с выхода которого суммарный
токовый сигнал поступает на резистор 6 устройства управления 3.
На резистивный делитель с резисторами 6 и 7 подается также опорное напряжение Uоп,
при этом сигнал с переменного резистора 6 подается на вход устройства сравнения 5.
Блок 4 формирования сигнала превышения заданной температуры включает в себя
устройство сравнения 11 на микросхеме LM397MF, выход которого электрически связан с
управляющими выводами реле 12.
БП работает следующим образом.
Пока корпус лазера имеет температуру, находящуюся в определенных пределах выше
нижней пороговой и ниже верхней пороговой, величина сигнала с выхода термодатчика 2
тоже находится в определенном диапазоне выше нижнего порогового и ниже верхнего
порогового значения. В этом случае выключены устройства сравнения 8 и 9 устройства
управления 3. Токи устройств сравнения 8 и 9, поступающие на вход согласующего уст-
ройства 10, равны нулю, суммарный ток с выхода согласующего устройства 10, посту-
пающий на резистор 6, равен нулю. На вход устройства сравнения 5 поступает
постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый протекающим через рези-
стивный делитель с резисторами 6 и 7 током источника опорного напряжения Uоп.
Устройство сравнения 5 вырабатывает постоянный сигнал управления, не зависящий
от температуры и поступающий с выхода устройства управления 3 на вход источника пи-
тания 1. Источник питания 1 обеспечивает постоянную мощность накачки лазера, в нашем
случае постоянный ток накачки лазерного диода.
Как только температура корпуса лазера становится ниже определенной нижней порого-
вой температуры, величина сигнала термодатчика 2, поступающего на вход устройства
управления 3, будет меньше установленного определенного нижнего порогового значения.
При величине сигнала термодатчика 2, меньшем нижнего порогового значения, сраба-
тывает устройство сравнения 8, которое при этом увеличивает выходной ток, поступаю-
щий через согласующее устройство 10 на резистор 6. Устройство сравнения 9 при этом
выключено, и выходной ток его равен нулю. Суммарный ток с выхода согласующего уст-

4. BY 7043 U 2011.02.28
4
ройства 10, поступающий на резистор 6, больше нуля. На вход устройства сравнения 5 по-
ступает увеличенный постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый сум-
марным протекающим через резистивный делитель с резисторами 6 и 7 током источника
опорного напряжения Uоп и выходным током согласующего устройства 10, протекающим
через резистор 6. Устройство сравнения 5 сравнивает этот сигнал с опорным и увеличива-
ет сигнал с выхода устройства управления 3, поступающий на вход источника питания 1.
Источник питания 1 при этом увеличивает мощность накачки лазера, в нашем случае
постоянный ток накачки лазерного диода.
Как только температура корпуса лазера становится выше определенной верхней поро-
говой температуры, величина сигнала термодатчика 2, поступающего на вход устройства
управления 3, будет больше установленного определенного верхнего порогового значения.
При величине сигнала термодатчика 2, большем верхнего порогового значения, сраба-
тывает устройство сравнения 9, которое при этом увеличивает выходной ток, поступаю-
щий через согласующее устройство 10 на резистор 6. Устройство сравнения 8 при этом
выключено, и выходной ток его равен нулю. Суммарный ток с выхода согласующего уст-
ройства 10, поступающий на резистор 6, больше нуля. На вход устройства сравнения 5 по-
ступает увеличенный постоянный сигнал с переменного резистора 6, определяемый
суммарным протекающим через резистивный делитель с резисторами 6 и 7 током источ-
ника опорного напряжения Uоп и выходным током согласующего устройства 10, проте-
кающим через резистор 6. Устройство сравнения 5 сравнивает этот сигнал с опорным и
увеличивает сигнал с выхода устройства управления 3, поступающий на вход источника
питания 1.
Источник питания 1 при этом увеличивает мощность накачки лазера, в нашем случае
постоянный ток накачки лазерного диода.
Как только температура корпуса лазера становится выше заданной (максимальной ра-
бочей) температуры, величина сигнала термодатчика 2, поступающего на вход блока 4
формирования сигнала превышения заданной температуры, будет больше установленного
максимального значения. Устройство сравнения 11, сравнивающее этот сигнал с опорным,
срабатывает и замыкает цепь управления реле 12, на управляющую обмотку которого по-
дается напряжение. Реле 12 замыкает цепь питания индикаторного светодиода 13, уста-
новленного вне БП, светодиод 13 излучает и индицирует достижение определенной
температуры лазера.
Таким образом обеспечивается создание блока питания лазера, вырабатывающего
сигнал достижения заданной (максимальной рабочей) температуры лазера, что обеспечи-
вает повышение надежности лазера.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.