脉冲限制保护电路、激光器电源系统和激光器的制作方法

本技术涉及激光，特别是涉及一种脉冲限制保护电路、激光器电源系统和激光器。

背景技术：

1、随着激光技术的发展，出现了固体激光器，例如yag激光器，yag激光器采用氙灯作为泵浦源，当氙灯内有脉冲大电流流过时，yag激光器的工作物质吸收光能而形成受激辐射，从而发出大功率激光以用于激光治疗。

2、然而，传统的固体激光器电源系统正常放电工作时储能电容以高电压大电流放电，具有很强的电磁干扰性，采用基于mcu(microcontroller unit，微控制单元)的脉冲控制装置产生的驱动脉冲很容易受到电磁干扰影响而产生错误的长脉冲，当泵浦源经受的脉冲的电流宽度为1ms或2ms或更大时，容易导致泵浦源热量过大而烧毁，同时，该长脉冲带来的电流也很容易引起激光晶体烧坏。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保护激光器的泵浦源以及激光晶体的脉冲限制保护电路、激光器电源系统和激光器。

2、第一方面，提供一种脉冲限制保护电路，电路应用于激光器电源系统中，包括：rc充放电电路单元、迟滞比较电路单元以及限制驱动电路单元；其中，

3、rc充放电电路单元、迟滞比较电路单元以及限制驱动电路单元依次连接；

4、rc充放电电路单元，用于对输入的激光器的驱动脉冲信号进行积分整形处理，以输出波形改变后的中间信号；

5、迟滞比较电路单元，用于根据中间信号生成脉冲限制信号，脉冲限制信号的上升时间延迟于驱动脉冲信号的上升时间，延迟的时间间隔为预设的目标时间间隔，且脉冲限制信号的电压值大于驱动脉冲信号的电压值，或脉冲限制信号的电流值大于驱动脉冲信号的电流值；以及

6、限制驱动电路单元，用于根据脉冲限制信号的脉宽对驱动脉冲信号开启封锁抑制，将驱动脉冲信号的脉宽限制到目标脉宽范围内。

7、在一些实施例中，电路还包括第一电压跟随电路单元和/或第二电压跟随电路单元；其中，

8、第一电压跟随电路单元连接在rc充放电电路单元之前，第二电压跟随电路单元连接在rc充放电电路单元与迟滞比较电路单元之间；

9、第一电压跟随电路单元，用于对输入的驱动脉冲信号进行电压跟随处理，输出与驱动脉冲信号波形相同的信号；以及

10、第二电压跟随电路单元，用于对输入的中间信号进行电压跟随处理，输出与中间信号的波形相同的信号。

11、在一些实施例中，迟滞比较电路单元包括比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

12、比较器的第一输入端连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，比较器的第二输入端连接第三电阻的一端，比较器的输出端连接第二电阻的另一端和限制驱动电路单元；

13、第三电阻的另一端连接第四电阻的一端和第五电阻的一端，第四电阻的另一端接地线，第五电阻的另一端接入初始电压。

14、在一些实施例中，第四电阻和/或第五电阻为阻值可调节电阻。

15、在一些实施例中，迟滞比较电路还用于通过调节第四电阻和/或第五电阻的电阻变化以调节脉冲限制信号的脉宽；其中，输入比较器的第一输入端的中间信号与从比较器的输出端输出的脉冲限制信号满足以下关系：

16、在中间信号的电压值大于上门限电压时，脉冲限制信号产生上升边沿；在中间信号的电压小于下门限电压时，脉冲限制信号产生下降边沿；其中，上门限电压和下门限电压根据第四电阻和/或第五电阻的电阻确定。

17、在一些实施例中，上门限电压的确定公式为：

18、

19、下门限电压的确定公式为：

20、

21、其中，

22、

23、u+h表示上门限电压，r1为第一电阻，r2为第二电阻，r5表示第五电阻，r4表示第四电阻，uom表示输出的脉冲限制信号的电压，ur表示参考电压，u0为初始电压。

24、在一些实施例中，第一电压跟随电路单元包括第一放大器、第六电阻、第七电阻和第八电阻；其中，

25、第一放大器的第一输入端连接第六电阻的一端和第七电阻的一端，第一放大器的第二输入端连接第二放大器的输出端和第八电阻的一端；

26、第六电阻的另一端接入驱动脉冲信号，第七电阻的另一端接地线，第八电阻的另一端连接rc充放电电路单元；

27、在一些实施例中，第二电压跟随电路单元包括第二放大器；其中，

28、第二放大器的第一输入端接入中间信号，第二放大器的第二输入端连接第二放大器的输出端和迟滞比较电路单元。

29、在一些实施例中，限制驱动电路单元包括场效应管元件、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及电容；其中，场效应管元件的g电极连接第十电阻的一端、第九电阻的一端以及电容的一端，场效应管元件的s电极连接第十一电阻的一端，场效应管元件的d电极用于连接驱动脉冲信号的后级的发生端；

30、第九电阻的另一端连接迟滞比较电路单元输出的脉冲限制信号，第十电阻的另一端连接第十一电阻的另一端、电容的另一端并接地。

31、第二方面，提供一种激光器电源系统，包括充电电路、储能电容网络、高压触发电路、驱动控制电路、泵浦源以及根据第一方面任一项实施例的脉冲限制电路；脉冲限制电路连接储能电容网络和驱动控制电路；其中，

32、充电电路，用于对储能电容网络进行充电；

33、高压触发电路，用于向泵浦源输出使泵浦源的内部的惰性气体产生电离的触发电压；

34、脉冲限制电路，用于在驱动控制电路向储能电容网络发送驱动脉冲信号时，对驱动脉冲信号开启封锁抑制，将驱动脉冲信号的脉宽缩减至目标脉宽。

35、在一些实施例中，系统还包括预燃维持电路；其中，预燃维持电路包括绝缘栅双极晶体管元件；

36、脉冲限制电路，还用于在激光器的启动初始阶段，对通过驱动控制电路输入至绝缘栅双极晶体管元件的栅极的第一驱动脉冲信号开启封锁抑制，将第一驱动脉冲信号的脉宽限制到第一目标脉宽范围内；和/或

37、脉冲限制电路，还用于在激光器的启动初始阶段，对通过驱动控制电路输入至绝缘栅双极晶体管元件的栅极的第二驱动脉冲信号开启封锁抑制，将第二驱动脉冲信号的脉宽限制到第二目标脉宽范围内；和/或

38、脉冲限制电路，还用于在激光器的预热阶段，对通过驱动控制电路输入至绝缘栅双极晶体管元件的栅极的第三驱动脉冲信号开启封锁抑制，将第三驱动脉冲信号的脉宽限制到第三目标脉宽范围内；其中，第三驱动脉冲信号是夹杂于激光器的驱动脉冲信号之间的脉宽小于出光阈值的脉冲串信号。

39、第三方面，提供一种激光器，激光器包括第二方面的任一项的实施例的激光器电源系统。

40、上述的脉冲限制保护电路、激光器电源系统和激光器，通过rc充放电电路单元对驱动脉冲信号进行积分整形以生成中间信号，并通过迟滞比较电路单元将中间信号转换为上升时间比驱动脉冲信号的上升时间延迟的脉冲限制信号，延迟的时间间隔为预设的目标时间间隔，且脉冲限制信号的电压值或电流值大于驱动脉冲信号的脉冲限制信号，并通过限制驱动电路单元将脉冲限制信号叠加至驱动脉冲信号的前端，以对驱动脉冲信号开启封锁抑制，将驱动脉冲信号的脉宽限制到目标脉宽范围内，从而防止异常脉宽的驱动脉冲信号对激光器的损害。