Q开关电源使用说明书

声光Q开关电源使用说明书（适用于QSD5027、QSD7527）桂林市飞鹰激光应用技术有限公司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。

请您打开包装箱，核对随机附件。

电源线一根15芯计算机针式插头一只Q9插头一套目录一、简介 1 1．概述 (1)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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31.Q开关元件结构及工作原理 (3)1．1．结构 (3)1．2．Q开关关断激光原理 (3)1．3. Q开关进行Q调制 (5)1．4．Q开关的等效阻抗 (5)2．Q电源结构与原理 (6)2．1．开关电源及射频功率的调节 (7)2．2．射频单元 (7)2．3．主控单元 (8)2．3．1．控制电源 (8)2．3．2．控制方式 (8)2．3．3．调制脉冲及出光控制有效电平的设置122. 3. 4. 保护逻辑 (12)2．3．4．1．超温保护 (12)2．3．4．2．外控保护 (12)2．3．4．3．反射保护 (13)2．4．对外接口 (13)2．5．控制面板 (17)2．5．1．数显表……………………………… ..172．5．2．RUN/STOP指示灯 (17)2．5．3．ALARM（报警）指示灯 (18)2．5．4．TEST（测试）指示灯 (18)2．5．5．M1、M2、M3 指示灯 (18)2．5．6．按键说明 (18)2．5．7．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 (21)2．电气安装连线 (21)3．操作流程说明 (23)五、异常现象释疑................................................. .. 23 附图 (26)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。

电源包括QSD5027，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，多项技术指标达到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“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。

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。

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）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。

5）M1，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QSD系列Q开关电源用户手册120纳秒。

二、工作原理及结构1. Q开关元件结构及工作原理1．2．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QSD系列Q开关电源用户手册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电源三者阻抗一定要匹配，详见2.2。

2．Q电源结构与原理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电源由以下五个部分组成：（参阅图六）1、开关电源。

2、射频单元。

3、主控单元。

QSD系列Q开关电源用户手册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），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。

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50Ω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电源相匹配，否则，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行波形调制。

调制脉冲周期为T2，释放时间为T3，首脉冲抑制宽度为T1。

其QSD系列Q开关电源用户手册中，T1包括落笔延时T b及首脉冲缓下降时间T f两部分（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bXXX项可设定落笔延时T b， FXXX项可设定首脉冲缓下降时间T f。

通过菜单的dXX项可设定释放时间T3。

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。

释放时间T3在2~20uS范围可调（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=6Μs,T b=0,T f=150μS。

调节T2时，T b、T f、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。

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A001~A003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，以保护射频单元的安全。

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达到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E002。

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。