Q开关电源使用说明书

1、WORD格式声光 Q开关电源使用说明书专业资料整理WORD格式适用于 QSD5027、 QSD7527专业资料整理WORD格式*市飞鹰激光应用技术专业资料整理WORD格式欢迎您使用我公司生产的QSD系列 Q开关电源。在使用 QSD系列 Q开关电源之前，请您务必仔细阅读本使用手册。本手册适用于 QSD系列标准产品。对于用户有特殊要求的特制产品，请仔细阅读手册中另附的特别说明。请您翻开包装箱，核对随机附件。电源线一根15芯计算机针式插头一只Q9插头一套专业资料整理WORD格式II专业资料整理WORD格式目录一、简介11概述12型号说明23主要性能和技术指标2二、工作原理及构造.31.Q开关元件构造

2、及工作原理31 1构造31 2 Q开关关断激光原理31 3. Q 开关进展 Q调制51 4 Q开关的等效阻抗52 Q电源构造与原理62 1开关电源及射频功率的调节72 2射频单元72 3主控单元82 3 1控制电源82 3 2控制方式82 3 3调制脉冲及出光控制有效电平的设置122. 3. 4.保护逻辑122 3 4 1超温保护 .122 3 4 2外控保护 .122 3 4 3反射保护 .132 4对外接口132 5控制面板172 5 1数显表 .17专业资料整理WORD格式III专业资料整理WORD格式2 5 2 RUN/STOP指示灯 .172 5 3 ALARM报警指示灯 .182

3、5 4 TEST测试指示灯 .182 5 5 M1、 M2、 M3 指示灯 .182 5 6按键说明 .182 5 7电源开关 .20三、电源与 Q 开关元件的阻抗匹配20四、安装及操作说明211安装条件212电气安装连线213操作流程说明23五、异常现象释疑. . 23附图26专业资料整理WORD格式IV专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册一、简介1概述QSD系列 Q开关电源是针对不同的应用领域精心设计的高品质的声光Q开关 Acousto-Otipc Q-switch驱动电源。它能承受外部的控制信号，产生相应的射频信号并施加到Q开关元件进展激光有无控制及波形调制。电源包括Q

4、SD5027， QSD7527等型号，可驱动电气参数相匹配的不同厂家的声光Q开关元件。以专业电力电子制造商的优势，凭借着独特的控制方式和调试技术， QSD系列 Q开关电源性能稳定，工作可靠性高，多项技术指标到达或超过国外同类产品水平。电源输出射频功率稳定，输出波形失真很小，驱动电气相匹配 Q开关元件时，驻波比非常小。电源内集成了功能强大的多种控制方式，还有功能完善和配置方便的外部接口。因而，能兼容各类常用电源，具有极强的通用性。电源的 M1控制方式具有独特的首脉冲抑制功能，它能缓慢地“翻开 Q开关，有效地抑制第一个调制脉冲释放的峰值功率，消除标刻加工中常见的俗称为“火柴头现象，使每一个标刻点的

5、深度更均匀。电源配置有独特的测试功能，能脱离上位机独立地工作，这使得对光路的测试和调整更方便。同时，电源构造紧凑，外形美观大方。诸多优点使得它广泛应用于激光标刻，激光医疗设备及其它激光加工领域。专业资料整理WORD格式1专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册2型号说明QSD5027 X X X X供电方式代号（ H： AC220V L ： AC110V 默认值为 H设计序号谐振频率如 27代表 27MHZ输出最大功率如 50代表 50W产品名称代号QSD系列 Q开关电源3主要性能和技术指标1输出最大射频功率QSD5027 X X X X :50W。如有特殊要求 , 请在订货时说

6、明。2驻波比小于： 1.3 。3输入电网电压可选：( 订货时声明 )AC220V± 15% 或 AC110V ± 15% 。4承受标准 TTL电平作出光控制信号，出光有效电平( 高 /低 ) 可设定。5M1， M2， M3三种控制方式可选择。6调制脉冲可由内部产生或外部输入，调制脉冲重复频率和释放时间可调。7机内有过热保护、射频输出端短路/ 开路保护、外控保护等功能，有一报警信号输出到外控口。8射频输出包络线上升时间小于700 纳秒，下降时间小于专业资料整理WORD格式2专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册120纳秒。二、工作原理及构造1. Q 开关元件构

7、造及工作原理1 1构造Q开关元件主要由石英晶体，压电换能器，阻抗匹配元件，射频插座和壳体组成。如图一图一Q 开关元件构造示意图1 2 Q开关关断激光原理Q开关是激光光学系统中一个重要光学元件，它通过阻断或不阻断光的谐振通道来抑制或允许激光脉冲产生。参阅图二。在不给压电换能器施加射频信号时，Q开关的石英晶体保专业资料整理WORD格式3专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册持其原有的常规特性，由宝石棒发射出来的平行光直接透过石英晶体 , 经后反光镜反射再穿过石英晶体，返回宝石棒，形成正常的谐振，允许激光输出。一旦给压电换能器施加射频信号 , 压电换能器在石英晶体内产生超声波，超声波

8、压迫石英晶体使它原有的特性发生变化，透过石英晶体的光线的折射角度亦发生变化，经后反光镜反射回的光线将偏离宝石棒，谐振终止。由于激发光线返回宝石棒是激发激光的必要条件，因此，给压电换能器施加和撤除射频信号，可以是关断和允许激光的输出，参阅图三。图二Q开关工作机理示意图专业资料整理WORD格式4专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册图三典型出光控制示意图低电平出光1 3. Q 开关进展 Q调制施加射频信号期间，激发激光进程停顿，此时宝石棒仍然受泵浦光源的照射，继续吸收并储存能量，因而其中积累了大量能量。一旦撤除射频信号，光路谐振通道回复，激光器将在短时间内释放出峰值功率巨大的激光脉

9、冲参阅图四。在出光期间，有目的地给 Q开关元件施加上一系列射频脉冲群，周期性的关断和释放激光，是从平均功率相对低的激光器中获得脉宽窄、峰值高的激光脉冲的绝妙手段。这种波形控制方式通常称为 Q调制。图四典型 Q调制控制方式示意图1 4 Q开关的等效阻抗专业资料整理WORD格式5专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册Q开关元件的等效电气线路如以下列图。从外部看，Q开关元件可以归结于以下列图。它的阻抗Z=R+X(L， C， f )j，其中 X是电感 L和LCRL图五 Q 开关的等效阻抗电容 C与频率 f 的涵数。对于确定的中心频率通常为27M、40M，调节 L或 C，总可以使 X等于

10、零，于是 Z等于 R，等效于纯阻性 50欧电阻 ,Q开关元件、传输导线、 Q电源三者阻抗一定要匹配，详见 2.2 。2 Q电源构造与原理Q电源是一种驱动Q开关元件工作的专用电源。它根据外部控制信号将相应的射频信号施加到 Q开关元件上，完成激光有无控制及波形调制。Q电源由以下五个局部组成：参阅图六1、 开关电源。2、 射频单元。3、 主控单元。专业资料整理WORD格式6专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册4、 对外接口。5、 控制面板图六Q 电源构造框图2 1开关电源及输出射频功率的调节开关电源给射频单元提供电源。开关电源输入电压为 AC220V± 15%或 AC11

11、0V± 15%出厂时已配置为其中的一种，一般情况下，用户不应调节开关电源，以免影响射频功率的大小。2 2射频单元为了防止射频干扰泄漏，射频单元密封在一个金属盒里。它产生频率为27MHZ或 27.125MHZ的射频信号，并在主控单元的控制下，输出相应射频包络序列波，从而控制Q开关元件的工作。射频单元出现过热、输出端短路或开路时会向主控板发出保护信号使驱动单元动作，无射频信号输出。专业资料整理WORD格式7专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册射频单元的频率精度很高，波形失真小。因而驱动纯阻性 50的 Q开关元件时，电气参数匹配得很好，驻波比很小。但是，如果 Q开关元件、

12、传输导线的波阻抗与射频单元不匹配，射频反射与驻波比会变大，必须调整 Q开关元件的波阻抗使它与电源相匹配，否那么，射頻反射过大，将会使电源进入保护。注意：必需用 50欧特性阻抗的同轴电缆连接电源和 Q开关元件。2 3主控单元主控单元是电源的控制中枢，包括控制电源、调制脉冲的产生、控制方式及保护逻辑等四局部电路。它承受来自面板和外控接口的信号，控制和保护射率单元的工作，同时，它把电源运行的状态信号输到面板和外控接口。2 3 1控制电源控制电源为一个多组输出的开关电源，它给主控板提供了VCC、 +12V、 -12V 、 +5V等工作电源。2 3 2控制方式M1控制方式M1 方式是一种带有Q调制功能和

13、首脉冲抑制的控制方式参阅图七，通过菜单的P001项可将当前控制方式设定为M1方式。在出光控制信号图七中为低电平有效期间，电源输出的射频信号会自动迭加上一串调制脉冲信号进展波形调制。调制脉冲周期为T2，释放时间为T3，首脉冲抑制宽度为T1。其专业资料整理WORD格式8专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册中， T1包括落笔延时Tb及首脉冲缓下降时间Tf两局部参阅图八。选择“数字调制时，调节面板上的、 键即可以改变调脉制冲的重复频率。通过菜单的b*X项可设定落笔延时Tb， F*X项可设定首脉冲缓下降时间Tf。通过菜单的d*项可设定释放时间T3。图七M1 控制方式低电平出光。T1-

14、首脉冲抑制宽度； Tb- 落笔延时； Tf- 首脉冲缓下降时间。图八首脉冲抑制宽度低电平出光专业资料整理WORD格式9专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册在出光控制信号有效之前，射频信号施加了相对长的时间，因而宝石棒内积累了相对多的能量，因此，第一个激光脉冲的峰值功率比后序脉冲的高得多参阅图四，第一个烧蚀点深度也比后序的深得多，出现俗称“火柴头的现象。这是传统电源很难解决的问题。因此， QSD系列电源引入首脉冲抑制功能。从出光控制信号有效的第一个沿起，射频包络线在 T1时间内缓慢下降，使 Q开关元件缓慢翻开，抑制第一个激光脉冲的峰值功率，使首脉冲的峰值功率跟后序脉冲的相等，消

15、除“火柴头现象，使标刻深度均匀。释放时间 T3在 220uSX围可调其中 20uS时调制频率最高可到约 35.0KHZ。出厂默认配置为：T2=5.00KHZ,T3=6 s,T b=0,T f =150 S。调节 T2时， Tb、 Tf、 T3不改变。M2控制方式M2是一种射频输出信号跟随出光控制信号的控制方式。参阅图八，图中控制信号的出光有效电平为低电平。对于M2方式，射频输出信号快速跟随控制信号。射频包路线上升时间小于 700nS，下降时间不大于 120nS。专业资料整理WORD格式10专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册图九M2 方式低电平出光M3控制方式M3方式是一种较

16、特殊的控制方式。M3的控制时序见图十，图中出光有效信号设置为低电平。从每一个出光有效信号前沿起，射频信号包络线在T1内缓慢下图十 M3控制时序图低电平出光降，而后维持于出光状态直至控制信号变为无效电平。控制信号一旦变为有效电平，射频信号迅速出现并维持至控制信号再变为有效电平。 M3方式经常应用于塑料和木材等材料的加工场合。2 3 3调制脉冲及出光控制有效电平的设置专业资料整理WORD格式11专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册内部调制脉冲由主控板上的CPU产生。调制脉冲的重复频率调制频率可由面板上的、 键来改变，又称“数字调制；也可由外控接口输入电压，线性地调节调制脉冲参阅图

17、十一及表一,又称“模拟调制，输入电压为5.0V 时对应调制频率 50.0KHZ。通过菜单 A001A003项可选择采用“数字调制或“模拟调制，选择“低电平有效或“高电平有效。具体描述见菜单功能说明。出厂时默认设置为A003高电平有效、数字调制。2. 3. 4.保护逻辑当射频单元内部过热、射频反射较大或外保护接点开路时，保护单元动作出，保护逻辑将封锁射频输出，以保护射频单元的平安。同时报警指示灯 ALARM亮，向外控口输出报警信号。2 3 4 1 超温保护由于某种原因造成电源内部温度升高到达70± 5时，电源自动关断输出，并在外控口输出一 TTL低电平保护信号，同时显示 故障码 E00

18、2。2 3 4 2 外控保护本机在外控口预留一对外控保护接点参阅图十一，保护接点短接时，电源正常工作；保护接点断开时，电源工作在保护状态，无射频输出，并在外控口输出一 TTL低电平保护信号，同时显示 故障码 E001。电源配置有外控保护接点。用户可专业资料整理WORD格式12专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册以在 Q开关元件上敷设一常闭合型的热敏开关，将热敏开关的常闭触点接到外控保护接点，防止Q开关元件因过热而损坏。2 3 4 3 反射保护当本机射频输出口的射频反射较大时( 如输出端短路/ 开路) ，射频输出自动关断，并在外控口输出一TTL低电平保护信号，同时显示故障码 E

19、004。2 4对外接口电源设有外控接口，接收外部输入信号并向外部输出保护信号，外控接口由一只 15芯计算机针式插头引出，外控插头接线方法参考见图十一。图十一 外控插头接线示意图外控接口的脚号及定义如下表一：脚号定义说明专业资料整理WORD格式13专业资料整理WORD格式8、15外控接点8 外控允许 +15 外控允许 -QSD系列 Q开关电源用户手册8、 15脚短接时，电源正常工作；8、15脚断开时，电源工作在保护状态，无射频输出。专业资料整理WORD格式ALARM，报 警 输正常时， 7脚输出 TTL7出信号高电平，报警时， 7脚输出TTL低电平。需外调制脉冲时使外部调制脉冲输入用。输入电平为

20、TTL,用1、91 、外调制 +短路片短接主控板上的JP39、外调制-插针。不用时可不接。模拟调制脉冲频信 号幅值为 0.02-5.0V，3率外设定接点。对应频率为：0.20-103、模拟电压-50.0KHZ。可从 3、 10脚10、模拟电压+输入电压。计算机的出光控制信14出光控制信号 +号可由 14脚、 6脚接入， 14脚接正， 6脚接负，输入为电平。TTL11、外部电源11 、 13 /6 脚提供了一组 +5V的电源供外控口接线13、11 外部电源 +使用。最大输出电流不允613、 6 外部电源 -许超过 150mA。专业资料整理WORD格式14专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关

21、电源用户手册注： TTL电平：要求高电平为4.5 5.5V,低电平为 00.8V 。两种接法举例：外控接口接线方式一如图十一 a所示。进入功能菜单中 , 选择任意控制方式 P00X(M1、 M2或 M3)，设置首脉冲抑制宽度 F*X、落笔延时 b*X、释放时间 d*，选择出光有效电平、数字调制 / 模拟调制为 A003，如： P001、 b000 、F150 、 d06、 A003。面板调制频率设为5.0KHZ 。外控触点外控允许+外控允许-出光信号公共端15芯计算机针式插头外控接口专业资料整理WORD格式15专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册图十一 a：使用 面板设置调制

22、频率时的外控接口接线外控接口接线方式二如图十一b所示。进入功能菜单中,选择控制方式P001 M1，设置首脉冲抑制宽度F*X、落笔延时 b*X、释放时间 d*，如： P001、 b000 、 F150、d06 。用短路片短接主控板上的JP3插针具体位置参见附图 4，设备将自动接收外控口输入的调制脉冲信号。外控触点外控允许+外控允许-出光信号公共端外调制信号-外调制信号+15芯计算机针式插头外控接口图十一 b: 使用 外控口输入调制脉冲时的外控接口接线专业资料整理WORD格式16专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册2 5控制面板如图十二图十二前面板示意图2 5 1 数显表4 位L

23、ED数码显示窗：可显示内部调制频率及菜单项选择项。25 2RUN/STOP指示灯指示运行状态。RUN为运行状态，在此状态下，指示灯亮，电源受外部输入的信号控制，输出相应的射频信号。STOP为锁光状态，此时指示灯灭，电源不受外部输入信号的控制，强制发出“关断命令射频全输出，工作在关断状态。此时，电源输出射频功率最大。2 5 3 ALARM报警指示灯当电源出现过热、反射较大或外保护接点断开时，保护单元动作，报警ALARM指示灯亮，此时，无射频信号输出。2 5 4 TEST测试指示灯当处于测试状态时，指示灯亮；反之，指示灯灭。测试状态下，电源不受外部输入信号的控制，强制性地发出“出光命令，用户可以在

24、此状态下进展光路的测试与调整。测试时： M1 控制方式下，以当前内部调制脉冲周期输出射频；专业资料整理WORD格式17专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册M2、 M3控制方式下，全出光射频全关断。如以下列图所示。2 5 5 M1 、 M2、 M3指示灯M1亮，处于 M1控制方式； M2亮，处于 M2控制方式； M3亮，处于 M3控制方式； M1、 M2同时亮，处于 M4控制方式； M2、 M3同时亮，处于 M5控制方式。2 5 6 按键说明、 内部调制脉冲频率及参数的增、减键。用这两个键可在 RUN、 STOP、 TEST状态下改变调制脉冲的重复频率。频率在0.20KHZ50

25、.0KHZ 的X围可调。进入菜单选项后，用这两个键可改变参数及选项的设置。SELECT菜单项选择择键。在STOP锁光或TEST测试状态下按此键可进入功能菜单。进入菜单状态后，有以下开放的选项： P001P005：对应 M1M5控制方式 (M4、 M5为备用 ) ； b*X: *X代表 0999uS，落笔延时。 F*X： *X代表 50999uS，首脉冲缓下降时间。 d*： *代表 220 uS ，即释放时间。 A001A003： A000- 低电平有效、模拟调制；A001-低电平有效、数字调制；A002-高电平有效、模拟调制；A003-高电平有效、数字调制。 L000L002：锁定及恢复出厂参

26、数，需密码进入。 L000开锁； L001闭锁； L002恢复出厂参数。专业资料整理WORD格式18专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册出厂配置默认参数为： P001、 b000 、 F150、 d06 、A003。数字内部频率为 5.00KHZ。SAVE/ENTER保存 / 确认键。按下此键可将“调制频率及“菜单项选择项的当前设置保存，作为下次上电默认的设置。RUN/STOP运行 / 锁光状态切换键。RUN状态时，按此键切换为 STOP状态。测试状态时，此键无效。上电默认为RUN状态。TEST测试功能键。测试状态是为了方便用户将电源与上位机脱离单独进展测试而设置的状态。 S

27、TOP状态下，按此键切换为测试状态。 RUN状态下，此键无效。测试状态下，可进入功能菜单改变参数及选项。2 5 7 电源开关面板右侧绿色按钮为带指示灯的电源总开关，用于接通/关断电源电源。接通电源时，指示灯亮。三、电源与Q开关元件的阻抗匹配Q 开关元件都装有阻抗的匹配元件- 可调电容或可调电感，用来调节Q开关元件的等效阻抗，使得它的网络阻抗与Q电源相配。请按下述方法对Q开关元件进展阻抗匹配。1) 把 Q电源的射频输出端接到透过式射频功率计再输到Q开关元件。2) 翻开电源总开关，使处于STOP状态， Q电源有射频信号专业资料整理WORD格式19专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手

28、册输出。3) 测量驻波比，调节可调电容或可调电感，使驻波比越小越好。驻波比越大，相应的反射功率就越大，越容易损坏Q电源。同时，Q电源向外部发射的射频干扰越大。因此，一定使Q开关元件网络阻抗与Q电源相配，降低驻波比。一般地，驻波比应小于1.2 。四、安装及操作说明4 1安装条件1 电源外形尺寸如图十三所示。要给电源提供良好的通风散热条件。电源上面通风散热空间的高度不小于10CM，后面空间的深度不小于20CM。2 要保持电源外表清洁和枯燥。专业资料整理WORD格式20专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册图十三电源外形尺寸4 2电气安装连线电源应用接线图如图十四所示。专业资料整理W

29、ORD格式21专业资料整理WORD格式QSD系列 Q开关电源用户手册图十四应用接线图其中1：进线电源插座(带保险座 ) 2：风机3 ：射频输出插座4：外控接口 5：接地螺柱。1) 接地：电源机壳通过电源插座或接地螺柱引线接至大地。要求遵守电气平安操作规程，保证机壳可靠接地。2) 电源：用截面积为 0.7-1 平方毫米的多股铜芯线电缆从电源插座正确接入电源。 注意： QSD系列 Q开关电源有 AC220和AC110两种供电方式。接线错误将导致电源损坏！3) 保险管：电源保险管为 3A。4) 外控接口：为 15芯计算机孔式插座。参阅图十一、十四连接外控接口线，用户可以根据自己的控制方式来配置外控接口。5) 外保护接点：在外控接口内。为保护 Q开关元件，用户可将Q开关元件上的热敏开关温度正常时接通接到外保护接点上。或者，不采用外保护时，直接把外保护接点短接。6) 射频输出：用 Q9插头和 50欧的射频电缆做好连接线，将输出端连接到 Q开关元件上。专业资