QSD驱动器说明书

QSD系列Q开关驱动器用户手册 目 录 一、简介 11．概述 2．型号说明 2 3．主要性能和技术指标 2 二、工作原理及结构 1. Q开关元件结构及工作原理 2 1．1．结构 2 1．2．Q开关关断激光原理 3 1．3. Q开关进行Q调制 3 1．4．Q开关的等效阻抗 4 2．Q驱动器结构与原理 4 2．1．开关电源及输出射频功率的调节 5 2．2．射频单元 5 2．3．主控板 5 2．3．1．控制电源 5 2．3．2．调制脉冲的产生 5 2．3．3．控制方式 6 2. 3. 4. 保护逻辑 7 2．4．对外接口 7 2．5．控制面板（如下图） 9 三、驱动器与Q开关元件的阻抗匹配 四、安装及操作说明 1．安装条件 10 2．电气安装连线 10 3．操作流程说明 11 五、异常现象释疑 附录一 调制板元件布局示意图 一、简介 1．概述 QSD系列Q开关驱动器是针对不同的应用领域精心 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的高品质的声光Q开关（Acousto-Otipc Q-switch）驱动电源，它能接受外部的控制信号，产生相应的射频信号并施加到Q开关元件进行激光有无控制及波形调制。驱动器包括QSD5027，QSD5040，QSD7527，QSD7540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开关驱动器性能稳定，工作可靠性高，多项技术指标达到或超过国外同类产品水平。 驱动器输出射频功率稳定，输出波形失真很小，数控激光切割机驱动电气相匹配Q开关元件时，驻波比非常小。驱动器内集成了功能强大的三种控制方式，还有功能完善和配置方便的外部接口。因而,能兼容各类常用驱动器，具有极强的通用性。 驱动器的M1控制方式具有独特的首脉冲抑制功能，它能缓慢地“打开”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，使每一个标刻点的深度更均匀。 驱动器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，驱动器结构紧凑，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。 2．型号说明 QSD X X 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（27代表27M，40代表40M） 输出最大功率（50代表50W） 产品名称代号（QSD系列Q开关驱动器） 3．主要性能和技术指标 1） 输出最大射频功率 QSD50 X X X X ：50W QSD75 X X X X ：75W 驻波比小于： 1.2 3） 输入电网电压可选：(订货时 声明 无利益冲突声明中华医学会杂志社职业健康检查不够规范教育部留学服务中心亲友住房声明 ) AC220V ±15% AC110V ±15% 接受标准TTL电平作出光控制信号，出光有效电平(高/低)可设定。 M1，M2，M3三种控制方式可选择。 调制脉冲可由内部产生或外部输入，脉冲重复频率和脉冲低电平维持时间可调。 机内有过热保护、射频输出端短路/开路保护功能，有一组无源保护触点接到外控口。 射频输出包络线上升时间小于600纳秒，下降时间小于120纳秒。 二、工作原理及结构 1. Q开关元件结构及工作原理 1．1．结构 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开关元件结构示意图 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。 图二 Q开关工作机理示意图 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。 图三 典型出光控制示意图（低电平出光） 1．3. Q开关进行Q调制 施加射频信号期间，激发激光进程停止，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 Q开关元件的等效电气线路如下图。从外部看，Q开关元件可以归结于下图。它的阻抗Z=R+X(L，C，f )j，其中X是电感L和 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驱动器三者阻抗一定要匹配，详见2.2。 2．Q驱动器结构与原理 Q驱动器是一种驱动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驱动器由以下五个部分组成：（参阅图六） 开关电源。 射频单元。 主控板。 对外接口。 控制面板 图六 Q驱动器结构框图 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AC110V±15%（出厂时已配置为其中的一种），输出电压可以在8—14V之间连续调节。输出电压的高低直接决定射频单元输出射频功率的大小，因而调整此电压值可调节射频输出功率。对于QSD50**系列的驱动器，出厂时已将输出射频功率调定为50W的，一般情况下用户不需另作调节。如有特殊需要，调节步骤如下： 把“RUN/T-off/T-0n”选择开关拨到“T-off”。 接好透过式射频功率计，调节开关电源右下角的电位器（电位器位置见图五）。顺时针旋转，输出射频功率增大；反时针旋转，输出射频功率减小。 QSD系列Q驱动器的输出射频功率可以在额定功率的60%--100%之间连续调节。例如，额定功率=50W, 输出射频功率可以在30W-50W之间连续调节。 图七 开关电源外形示意图 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27M、27.125M或40M的射频信号，并在主控板的控制下，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。 射频单元的频率精度很高，波形失真小。因而驱动纯阻性50欧的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、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驱动器相匹配，否则，射頻反射过大，将会损坏驱动器！ 注意：必需用50欧特性阻抗的同轴电缆连接驱动器和Q开关元件。 2．3．主控板 主控板是驱动器的控制中枢，包括控制电源、调制脉冲的产生、控制方式及保护逻辑等四部分电路。它接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，它把驱动器运行的状态信号输到面板和外控接口。 2．3．1．控制电源 控制电源为一个四组输出的开关电源，它给主控板提供+15V、-15V、+5V、+12V四组工作电源。 2．3．2．调制脉冲的产生 驱动器内部的脉冲发生单元是典型的压/频（V/F）转换线路。改变压/频（V/F）转换器的输入电压，可以线性地调节调制脉冲的重复频率。输入电压越高，频率越高（参阅图八）。 当INNER/ OUTER开关拨到“INNER”位置，压/频（V/F）转换器的输入电压由面板上的电位器来调节，调节面板频率调节电位器即可以改变调制脉冲的重复频率。当调节源选择开关拨到“OUTER”位置，压/频（V/F）由外控接口输入的电压来控制，调节此电压即可以改变调制脉冲的重复频率。 调制脉冲可以由内部线路产生或外控接口直接输入（参阅图八）。当跳线器J3的1与2脚短接时，选择内部线路产生的调制脉冲参与控制；2与3脚短接时，外控接口输入的调制脉冲参与控制。J3位置见附录一，出厂时1与2短接。 图八 产生调制脉冲的线路功能示意图 2．3．3．控制方式 M1控制方式 M1方式是一种带有Q调制功能和首脉冲抑制的控制方式（参阅图九）。在出光控制信号（图中为低电平）有效期间，驱动器输出的射频信号会自动迭加上一串调制脉冲信号进行波形调制。调制脉冲周期为T2，出光时间为T3，首脉冲下降时间T1。一般地，调节面板上的频率调节电位器即可以改变调脉制冲的周期（重复频率）。 图九 M1控制方式（低电平出光） 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。这是传统驱动器很难解决的问题。 因此，QSD系列驱动器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开关元件缓慢打开，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，消除“火柴头”现象，使标刻深度均匀。 出厂时标准配置为：T3=5μS，T1=150μS，调节T2，T1、T3不改变，一般不需另外调节。如有特殊需要，请向本公司技术部咨询。 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。参阅图十，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600nS，下降时间不大于120nS。 图十 M2方式（低电平出光） M3控制方式 M3方式是一种很少使用的特殊控制方式。 M3的控制时序见下图，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。 图十一 M3控制时序图（低电平出光） 出光有效电平选择 为了更方便地与计算机接口，出光控制信号有效电平可以由用户设置。主控板上的跳线器J2的3和2脚短接，设置为低电平允许出光； J2的2和1脚短接，设置为高电平允许“出光”。 J2 的安装位置见“附一 调制板元件布局图”。驱动器出厂时，J2的3和2脚短接，设置为低电平允许“出光”。 2. 3. 4. 保护逻辑 当射频单元内部过热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，以保护射频单元的安全。同时报警指示灯（ALARM）亮，保护继电器动作，向外输出报警信号。 2．4．对外接口 驱动器设有外控接口，接收外部输信号并向外部输出保护信号，外控接口由一只9芯计算机插头引出，其内部线路见下图。 图十二 接口线路示意图 其脚号及定义如下表： 脚号 定义 说明 1 2 3 报警输出触点 1、中点 2、常开触点 3、常闭触点 正常时1-3接通，报警时1-2接通。 触点容量0.5A-24V。 （不用报警输出时可不接） 4 5 外部调制脉动输入 4、调制脉冲+ 5、调制脉冲- 需外调制脉冲时使用。 输入电平为TTL。（一般情况下不用，可不接） 6 7 内调制脉冲频率外设定接点。 6、模拟电压信号- 7、模拟电压信号+ INNER/OUTER开关打在OUTER时使用。 信号幅值为0.5-5V，对应频率为：200-5K（低档） 5K-50K（高档） 8 9 出光控制信号接点 8、控制信号- 9、控制信号+ 计算机的出光控制信号由此两端接入，输入为TTL电平。 驱动器配置有外保护接点（参阅图十二）。保护节点短接，驱动器正常工作；节点断开，驱动器工作在保护状态，无射频输出。用户可以在Q开关元件上敷设一常闭型的热敏开关，将热敏开关的常闭触点接到外部保护接点，避免Q开关元件因过热而损坏。2．5．控制面板（如下图） 图十三 前面板示意图 1：频率显示表 显示内部V/F脉冲发生器发生的脉冲频率。频率显示表跟随频率换档开关换档。 2： RUN（运行）指示灯 指示出光控制信号的状态，当出光控制信号为出光有效电平时，指示灯亮；反之，指示灯灭。 3： ALARM（报警）指示灯 当驱动器出现过热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。 4：运行与测试选择开关。 运行状态：拨到RUN位置，驱动器受外部输入的信号控制，输出相应的射频信号。驱动器工作时，应处于运行状态。 测试状态：是为了方便用户将驱动器与上位机脱离单独进行测试而设置的状态。 拨到“T-on”， 驱动器不受外部输入信号的控制，强制性地发出“出光”命令。用户可以在此状态下进行光路的测试与调整。其中，M1方式时，“T-on” 出光带调制，M2和M3方式时，“T-on” 出光不带调制。 拨到“T-off”，驱动器不受外部输入信号的控制，强制发出“关断”命令，工作在关断状态。此时，驱动器输出射频功率最大。用户只能在此状态下调节驱动器输出射频功率。 5：电源开关 接通/关断驱动器电源。 6：控制方式选择开关 用来选择驱动器的控制方式，把选择开关拨到相应的位置，可以分别选择M1，M2，M3控制方式。 7：内调制脉冲调节源选择开关 开关拨在“INNER”位置，内调脉冲重复频率由面板上的频率调节旋钮调节。拨“OUTER”位置，由外控口输入的电压信号调节。 8：频率档位开关 为了提高压/频（V/F）转换器的分辩率，采用了频率换档开关。压/频（V/F）转换器的输入电压为0.5-5V，当频率换档开关拨到“5K-50K”档，输出调制脉冲的重复频率为5K-50K；当频率换档开关拨到“200-5K”档，输出调制脉冲的重复频率为200-5K。 9：频率调节旋钮 逆时针旋转内调制脉冲频率降低；顺时针旋转频率提高。 三、驱动器与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驱动器相配。 请按下述方法对Q开关元件进行阻抗匹配。 把Q驱动器的射频输出端接到透过式射频功率计再输到Q开关元件。 把Q驱动器的“方式选择开关”拨到“M3”，把“测试/运行选择开关” 拨到“T-off”，打开电源总开关，Q驱动器有射频信号输出。 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驱动器。同时，Q驱动器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驱动器相配，降低驻波比。 一般地，驻波比应小于1.2。 四、安装及操作说明 1．安装条件 要给驱动器提供良好的通风散热条件。驱动器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。参阅下图。 要保持驱动器表面清洁和干燥。 图十四 驱动器外形尺寸 图十五 应用接线图 1：进线电源插座(带保险座) 2：风机 3：射频输出插座 4：外保护节点 5：外控接口 2．电气安装连线 接地：驱动器机壳通过电源插座接地。要求遵守电气安全 操作规程 操作规程下载怎么下载操作规程眼科护理技术滚筒筛操作规程中医护理技术操作规程 ，保证机壳可靠接地。 电源：用截面积为0.7-1平方毫米的铜芯线正确接入电源。注意：QSD系列Q开关驱动器有AC220和AC110两种供电方式。接线错误将导致驱动器损坏！ 保险管：电源保险管为3A。 外控接口：参阅图十二连接外控接口线，用户可以根据自己的控制方式来配置外控接口。 外保护插头：为了保护Q开关元件，用户可以将Q开关元件上的热敏开关（温度正常时接通）接到外保护插头上。或者，不采用外保护，直接把外保护插头短接。 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。 注意：要保证连接可靠。否则，射频反射过大将影响驱动器的性能，甚至会导致驱动器损坏！ 3．操作流程说明 用户在将驱动器与上位机连接之前，请按以下流程进行测试和调整。 按要求完成电气安装连线。 用射频功率计测量驱动器输出功率(50W)和驻波比(1.2)。 据特殊需要调整驱动器的输出射频功率至适当值。 选择控制方式（M1、M2、M3），设置有效电平（J2跳线器）。 若选择M1方式，应设置调制脉冲源（J3跳线器），选择调制脉冲调节方式（面板上的“INNER/OUTER”开关）。 在确保Q开关已有冷却水的前提下上电，将RUN/Toff/Ton开关拨至Ton状态，应出光；拨至Toff状态，应不出光。 将驱动器与上位机连接，（RUN/Toff/Ton）开关拨至（RUN）状态，由上位机控制驱动器运行。 五、异常现象释疑 异常现象 原因 处理方法 1．电源指示灯不亮 （1）AC220V未连好 (2）指示灯坏 接好电源线 更换 2．保护指示灯亮，且无射频输出 （1）内部过热，保护单元动作。 (2）外保护接点断开 (3）Q元件与驱动器不匹配，或两者的连接不可靠，引起反射过大导致内部保护单元动作 改善散热条件 检查外保护接点 测驻波比 向本公司咨询 3．运行指示灯亮，无射频输出 出光控制信号恒有效 RUN/T-on/T-off选择开关位置不对 检查出光控制信号脉冲 阅读第四章，把开关拨到正确位置 4．加工图文错乱 出光有效电平设置错误 重新设置出光有效电平 5．可关断激光功率偏小 （1）Q开关元件有问题 （2）输出射频功率偏小 检查Q开关 调节输出射频功率 6．激光脉冲峰值功率偏小 激光平均功率偏小 （2）Q开关元件有问题 调节光路 检查Q开关元件 附录一 调制板元件布局示意图 以上由武汉高能金属激光切割机编辑整理于网络，转载请说明出处：www.gnlaser.com � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* MERGEFORMAT ��� � EMBED \* 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