(57)【要約】【課題】間欠動作する負荷の動作周波数を高めることが可能な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置２００は、バンクコンデンサ２０２および充電電源２１０を備える。バンクコンデンサ２０２には、間欠動作する負荷（高周波電源１０４）が接続される。充電電源２１０は、スイッチングコンバータ２１２を含み、バンクコンデンサ２０２を充電する。充電電源２１０は、負荷（高周波電源１０４）の動作開始をトリガとして、スイッチングコンバータ２１２のローサイドトランジスタＭ１を１回、ターンオンするメイン充電を行う。【選択図】図３
2019126197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠動作する負荷が接続されるバンクコンデンサと、
スイッチングコンバータを含み、前記バンクコンデンサを充電する充電電源と、
を備え、
前記充電電源は、前記負荷の動作開始をトリガとして、前記スイッチングコンバータのローサイドトランジスタを１回、ターンオンするメイン充電を行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ローサイドトランジスタのオン時間は、前記負荷の動作サイクルごとに更新されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記ローサイドトランジスタのオン時間は、固定オン時間と補正オン時間の和であり、ある動作サイクルにおける前記補正オン時間は、それより前の動作サイクルにおける前記バンクコンデンサの電圧と目標電圧の誤差に応じて調節されることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記充電電源は、前記メイン充電の結果、前記バンクコンデンサの電圧が仕様電圧範囲から外れたときに、サブ充放電を行うことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記メイン充電における前記ローサイドトランジスタの前記補正オン時間は、ＰＩ（比例・積分）制御またはＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により調節され、
前記サブ充放電が発生した動作サイクルの次の動作サイクルにおいて、前記メイン充電における前記ローサイドトランジスタの前記補正オン時間として、前の動作サイクルの前記サブ充放電の前記オン時間を用いることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
レーザ光源と、
前記レーザ光源に、交番電圧を間欠的に供給する高周波電源と、
請求項１から５のいずれかに記載の電源装置と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用の加工ツールとして、レーザ加工装置が広く普及している。図１は、レーザ加工装置１ｒのブロック図である。レーザ加工装置１ｒは、ＣＯ２レーザなどのレーザ光源２と、レーザ光源２に交流電力を供給し、励振させるレーザ駆動装置４ｒを備える。レーザ駆動装置４ｒは、直流電源６および高周波電源８を備える。直流電源６は定電圧源であり、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御やＰＩ制御などを用いたフィードバック制御によってその出力である直流電圧ＶＤＣを目標値に安定化させる。高周波電源８は、直流電圧ＶＤＣを受け、それを交番電圧に変換して、負荷であるレーザ光源２に供給する。
【０００３】
ドリル用のレーザ加工装置１ｒにおいて、レーザ光源２は不連続運転する。すなわち、比較的短い数マイクロ〜１０マイクロ秒程度の発光期間と、それと同程度、あるいは短い、あるいは長い休止期間とが交互に繰り返される。レーザ光源２の出力エネルギーを安定化するためには、直流電圧ＶＤＣが所定の許容範囲（仕様電圧範囲）に収まっていなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５４１８６号公報
【特許文献２】特開平８−１６８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２は、図１のレーザ加工装置１ｒの動作波形図である。本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。
【０００６】
レーザ光源２の点灯、消灯に応じて、高周波電源８は動作期間と休止期間を繰り返す。高周波電源８が休止期間から動作期間に移行するときに、直流電源６においてフィードバックの応答遅れが生じ、直流電圧ＶＤＣが低下し、許容範囲から逸脱するおそれがある。高周波電源８の動作期間から休止期間に移行したときに、フィードバック遅れにより直流電圧ＶＤＣが上昇し、許容範囲から逸脱するおそれがある。
【０００７】
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、間欠動作する負荷の動作周波数を高めることが可能な電源装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、電源装置に関する。電源装置は、間欠動作する負荷が接続されるバンクコンデンサと、スイッチングコンバータを含み、バンクコンデンサを充電する充電電源と、を備える。充電電源は、スイッチングコンバータのローサイドトランジスタを負荷の動作開始をトリガとして１回、ターンオンするメイン充電を行う。
【０００９】
この態様によれば、高周波電源の動作完了を待たずに、高周波電源の動作と並行してバンクコンデンサを充電することができるため、負荷の繰り返し周波数を高めることができる。
【００１０】
ローサイドトランジスタのオン時間は、高周波電源の動作サイクルごとに更新されてもよい。これにより、バンクコンデンサの電圧のドリフトを抑制できる。
【００１１】
ローサイドトランジスタのオン時間は、固定オン時間と補正オン時間の和であってもよい。ある動作サイクルにおける補正オン時間は、それより前の動作サイクルにおけるバンクコンデンサの電圧と目標電圧の誤差に応じて調節されてもよい。
【００１２】
充電電源は、メイン充電の結果、バンクコンデンサの電圧が仕様電圧範囲から外れたときに、サブ充放電を行ってもよい。メイン充電において粗い充電を行い、サブ充放電において、オン時間のフィードバック制御をともなう精密充電を行うことで、仕様電圧範囲から外れたバンクコンデンサの電圧を、仕様電圧範囲内に復帰させることができる。
【００１３】
メイン充電におけるローサイドトランジスタのオン時間は、ＰＩ（比例・積分）制御またはＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により調節されてもよい。サブ充放電が発生した動作サイクルの次の動作サイクルにおいて、メイン充電におけるローサイドトランジスタの補正オン時間として、前の動作サイクルのサブ充放電のオン時間を用いてもよい。これにより、メイン充電における充電量を最適化できる。
【００１４】
本発明の別の態様はレーザ装置に関する。レーザ装置は、レーザ光源と、レーザ光源に、交番電圧を間欠的に供給する高周波電源と、高周波電源を負荷とする上述の電源装置と、を備える。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のある態様によれば、負荷の動作周波数を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】レーザ加工装置のブロック図である。
【図２】図１のレーザ加工装置の動作波形図である。
【図３】実施の形態に係る電源装置を備えるレーザ装置のブロック図である。
【図４】実施の形態に係るレーザ装置の動作波形図である。
【図５】比較技術に係る電源装置の動作波形図である。
【図６】可変オン時間制御に対応したコンバータコントローラのブロック図である。
【図７】図７（ａ）は、オン時間を固定したときの直流電圧ＶＤＣの波形の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、可変オン時間制御を行ったときの直流電圧ＶＤＣの波形の一例を示す図である。
【図８】サブ充放電に対応したコンバータコントローラのブロック図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、サブ充放電を説明するタイムチャートである。
【図１０】サブ充放電のオン時間のメイン充電への反映を説明する図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図１０の制御を行わない場合の、図１１（ｂ）は、図１０の制御を行った場合の動作波形図である。
【図１２】レーザ装置を備えるレーザ加工装置を示す図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１９】
図３は、実施の形態に係る電源装置２００を備えるレーザ装置１００のブロック図である。レーザ装置１００は、レーザ光源１０２、高周波電源１０４、上位コントローラ１０６、電源装置２００を備える。レーザ光源１０２は、たとえばＣＯ２レーザである。上位コントローラ１０６は、レーザ光源１０２の励振（発光）、停止を指示する励振信号ＳＥＸＣを生成する。
【００２０】
高周波電源１０４は、その入力が電源装置２００と接続され、その出力がレーザ光源１０２に接続されている。高周波電源１０４には、電源装置２００からの直流電圧ＶＤＣが供給される。高周波電源１０４は、励振信号ＳＥＸＣに応じて、レーザ光源１０２に交流の駆動電圧ＶＤＲＶを間欠的に供給する。すなわち高周波電源１０４は、励振信号ＳＥＸＣが励振を指示する期間（たとえばハイ）、アクティブとなり、レーザ光源１０２に交流の駆動電圧ＶＤＲＶを供給する。高周波電源１０４は、励振信号ＳＥＸＣが停止を指示する期間（たとえばロー）、非アクティブとなり、レーザ光源１０２への電力供給が停止する。高周波電源１０４がスイッチングする期間を動作期間、スイッチングが停止する期間を休止期間という。高周波電源１０４の構成は特に限定されず、公知技術を用いればよい。
【００２１】
電源装置２００は、バンクコンデンサ２０２および充電電源２１０を備える。バンクコンデンサ２０２には、間欠動作する負荷である高周波電源１０４が接続される。バンクコンデンサ２０２は、それ単体で高周波電源１０４に電力を供給する蓄電デバイスのような直流電源と把握することができる。
【００２２】
充電電源２１０は、スイッチングコンバータ２１２およびコンバータコントローラ２２０を含む。充電電源２１０は、バンクコンデンサ２０２に生ずる直流電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴに含まれるように、バンクコンデンサ２０２を充電する。バンクコンデンサ２０２の容量Ｃは、高周波電源１０４による放電の過程においても、直流電圧ＶＤＣが許容範囲を下回らないように十分に大きく設計される。
【００２３】
充電電源２１０は、負荷である高周波電源１０４の動作開始をトリガとして、メイン充電を行う。たとえばコンバータコントローラ２２０には、励振信号ＳＥＸＣあるいはそれにもとづく信号が入力され、励振信号ＳＥＸＣがハイに遷移したこと、すなわち高周波電源１０４の動作開始をトリガとして、メイン充電を開始してもよい。
【００２４】
スイッチングコンバータ２１２は、昇圧コンバータのトポロジーを有する。具体的にはスイッチングコンバータ２１２は、リアクトルＬ１、ローサイドトランジスタＭ１、ハイサイドトランジスタＭ２を含む。トランジスタＭ１，Ｍ２は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタで構成することができる。ハイサイドトランジスタＭ２に代えて、ダイオードを用いてもよい。コンバータコントローラ２２０は、ローサイドトランジスタＭ１およびハイサイドトランジスタＭ２を制御する。
【００２５】
メイン充電においてコンバータコントローラ２２０は、スイッチングコンバータ２１２のローサイドトランジスタＭ１を１回、ターンオンする。
【００２６】
以上が実施の形態に係るレーザ装置１００の基本構成である。続いてレーザ装置１００の基本となる動作を説明する。
【００２７】
図４は、実施の形態に係るレーザ装置１００の動作波形図である。高周波電源１０４は、励振信号ＳＥＸＣに応じて、数ｋＨｚ程度の繰り返し周波数、デューティ比５％程度で間欠動作する。図４には１サイクル（レーザワンショット）の動作が示される。
【００２８】
時刻ｔ０に、励振信号ＳＥＸＣがハイ（アサート）となり、励振期間ＴＥＸＣ（ｔ０〜ｔ１）となる。励振期間ＴＥＸＣの間、高周波電源１０４がスイッチング動作する。励振期間ＴＥＸＣの間、バンクコンデンサ２０２の電荷が放電され、直流電圧ＶＤＣが、ドロップ量ΔＶだけ低下する。ただし、バンクコンデンサ２０２の容量Ｃは十分に大きいため、低下後の直流電圧ＶＤＣは仕様電圧範囲ＶＴＧＴの下限を下回らない。
【００２９】
コンバータコントローラ２２０は、励振信号ＳＥＸＣのハイレベルへの遷移をトリガとしてローサイドトランジスタＭ１をターンオンし、オン時間ＴＯＮの経過後の時刻ｔ２に、ローサイドトランジスタＭ１をターンオフする。
【００３０】
ローサイドトランジスタＭ１がオンの期間、リアクトルＬ１に流れる電流（リアクトル電流）ＩＬが増大する。このときのリアクトル電流ＩＬは、ローサイドトランジスタＭ１に流れるため、バンクコンデンサ２０２への充電電流ＩＣＨＧはゼロである。
【００３１】
コンバータコントローラ２２０は、時刻ｔ２にローサイドトランジスタＭ１がターンオフする。ローサイドトランジスタＭ１がターンオフすると、リアクトル電流ＩＬは、時間とともに減少する。このときのリアクトル電流ＩＬは、充電電流ＩＣＨＧとして、ハイサイドトランジスタＭ２のボディダイオード（あるいは外付けされるダイオード）を経由してバンクコンデンサ２０２に供給される。その結果、バンクコンデンサ２０２の直流電圧ＶＤＣは上昇し、元の電圧レベルに復帰する。
【００３２】
オン時間ＴＯＮについて説明する。簡単のために、ドロップ量ΔＶは、レーザ光源１０２の出力に依存しており、実質的に一定として扱うこととする。レーザ光源１０２の励振期間に、バンクコンデンサ２０２から高周波電源１０４に供給される電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ×ΔＶ
となる。したがって、充電電流ＩＣＨＧの時間積分値が電荷量Ｑと一致するように、オン時間ＴＯＮを規定すればよい。
【００３３】
コンバータコントローラ２２０は、ローサイドトランジスタＭ１をターンオフした後、一点鎖線で示すようにハイサイドトランジスタＭ２をオンとしてもよい（同期整流モード）。この場合、充電電流ＩＣＨＧは、ハイサイドトランジスタＭ２のチャンネルを経由して流れる。以上が、レーザ装置１００の動作である。
【００３４】
電源装置２００の利点は、比較技術との対比によって明確となる。図５は、比較技術に係る電源装置の動作波形図である。比較技術では、励振信号ＳＥＸＣがローとなり、高周波電源１０４が停止した後に、ローサイドトランジスタＭ１をターンオンする。したがって、１サイクルの周期（繰り返し周期）ＴＣＹＣは、不等式（１）で表される。
ＴＣＹＣ≧ＴＥＸＣ＋ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ      …（１）
【００３５】
一方、実施の形態に係る電源装置２００によれば、高周波電源１０４の動作完了を待たずに、高周波電源１０４の動作と並行してバンクコンデンサ２０２を充電することができる。具体的には、１サイクルの周期ＴＣＹＣは、不等式（２）で表される。
ＴＣＹＣ≧ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ      …（２）
【００３６】
不等式（１）と（２）の比較から分かるように、実施の形態に係る電源装置２００によれば、負荷である高周波電源１０４の１サイクルの周期を短縮でき、ひいては負荷の繰り返し周波数を高めることができる。
【００３７】
本発明は、図３のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。
【００３８】
（可変オン時間制御）
レーザ光源１０２の出力エネルギーが設計値からずれると、バンクコンデンサ２０２の電圧のドロップ量ΔＶが設計値からずれる。このとき、予め規定しておいたオン時間ＴＯＮでメイン充電を行うと、充電による直流電圧ＶＤＣの回復量と、放電によるドロップ量ΔＶが不平衡となり、直流電圧ＶＤＣがドリフトする。
【００３９】
あるいはコンバータコントローラ２２０の入力電圧が変動すると、充電による直流電圧ＶＤＣの回復量が設計値からずれるため、放電によるドロップ量ΔＶとの間に不平衡が生じ、直流電圧ＶＤＣがドリフトする。
【００４０】
直流電圧ＶＤＣのドリフトを抑制するために、ローサイドトランジスタＭ１のオン時間ＴＯＮを可変とし、負荷（高周波電源１０４）の動作サイクルごとに更新するとよい。図６は、可変オン時間制御に対応したコンバータコントローラ２２０Ａのブロック図である。コンバータコントローラ２２０Ａの主要部は、ソフトウェアプログラムとそれを実行するプロセッサの組み合わせで実装してもよいし、ハードウェアで実装してもよい。コンバータコントローラ２２０Ａの制御対象２２１は、パルス幅変調器２３０や図示しないドライバ、スイッチングコンバータ２１２、バンクコンデンサ２０２を含む。
【００４１】
コンバータコントローラ２２０Ａにおいて、ローサイドトランジスタＭ１のオン時間ＴＯＮは、固定オン時間ＴＯＮ＿ＦＩＸと補正オン時間ΔＴＯＮの和である。
ＴＯＮ＝ＴＯＮ＿ＦＩＸ＋ΔＴＯＮ
【００４２】
固定オン時間ＴＯＮ＿ＦＩＸは、ワンショットあたりの直流電圧ＶＤＣのドロップ量ΔＶの設計値にもとづいて規定することができる。補正オン時間ΔＴＯＮはゼロ、正もしくは負をとることができる。
【００４３】
ある動作サイクルにおける補正オン時間ΔＴＯＮは、それより前の動作サイクルにおけるバンクコンデンサ２０２の充電完了時の直流電圧ＶＤＣと、目標電圧ＶＲＥＦの誤差に応じて調節される。すなわち、直流電圧ＶＤＣと目標電圧ＶＲＥＦの誤差を検出し、それらの誤差電圧ＶＥＲＲがゼロに近づくように、次の動作サイクルの補正オン時間ΔＴＯＮを調節する。
【００４４】
ある動作サイクルｉ（ｉ＝１，２…）において、充電後の電圧ＶＤＣは、Ａ／Ｄコンバータ２２２によってデジタル値ＶＤＣ［ｉ］に変換される。減算器２２４は、目標電圧値ＶＲＥＦから直流電圧値ＶＤＣ［ｉ］を減算し、誤差値ＶＥＲＲ［ｉ］を生成する。ＰＩＤ（比例・積分・微分）コントローラ２２６は、誤差値ＶＥＲＲ［ｉ］にもとづき、次の動作サイクルの補正オン時間ΔＴＯＮ[ｉ＋１]を生成する。加算器２２８によって、固定オン時間ＴＯＮ＿ＦＩＸと補正オン時間ΔＴＯＮ[ｉ＋１]が加算され、オン時間ＴＯＮ［ｉ＋１］が決定される。パルス幅変調器２３０は、オン時間ＴＯＮ［ｉ＋１］の間、ハイとなるパルス信号を生成し、スイッチングコンバータ２１２を駆動する。ＰＩＤコントローラ２２６に代えて、ＰＩコントローラを採用してもよい。
【００４５】
以上が可変オン時間制御の説明である。図７（ａ）は、オン時間を固定したときの直流電圧ＶＤＣの波形の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、可変オン時間制御を行ったときの直流電圧ＶＤＣの波形の一例を示す図である。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、オン時間ＴＯＮを固定すると、負荷変動や入力電圧変動等に起因して、バンクコンデンサ２０２の充電電荷量と放電電荷量の間に不平衡が生じ、直流電圧ＶＤＣがサイクル毎にドリフトしていき、やがて仕様電圧範囲ＶＴＧＴから外れてしまう。
【００４７】
これに対して、可変オン時間制御を導入すると、図７（ｂ）に示すように、直流電圧ＶＤＣのドリフトを抑制し、仕様電圧範囲ＶＴＧＴ内に保つことができる。加えて、サイクル毎に充電後の直流電圧ＶＤＣが目標電圧ＶＲＥＦに近づくようにＰＩＤ制御によりオン時間が補正されるため、レーザ光源１０２の出力エネルギーの変動を抑制できる。
【００４８】
（サブ充放電）
１回のメイン充電の後、バンクコンデンサ２０２の直流電圧ＶＤＣが、仕様電圧範囲ＶＴＧＴから逸脱することも起こりうる。これは、可変オン時間制御を導入した場合であっても、バンクコンデンサ２０２の直流電圧ＶＤＣのドロップ量ΔＶが急激に変動したり、入力電圧ＶＩＮが急激に変動するような状況で発生する。直流電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴから逸脱している間は、上位コントローラ１０６によりレーザのショットが禁止されるため、生産性が低下する。
【００４９】
そこで充電電源２１０は、１回のメイン充電の結果、バンクコンデンサ２０２の電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴから外れたときに、サブ充放電を行う。サブ充放電では、メイン充電よりも高い精度で、バンクコンデンサ２０２に供給し、あるいはそれから引き抜く電流量を調節する。サブ充放電を、精密充放電と称してもよい。
【００５０】
図８は、サブ充放電に対応したコンバータコントローラ２２０Ｂのブロック図である。コンバータコントローラ２２０Ｂは、図６のコンバータコントローラ２２０Ａに加えて、サブ充放電コントローラ２４０を含む。メイン充電では、ＰＩＤコントローラ２２６が有効となる。
【００５１】
メイン充電の完了後、直流電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴから外れると、サブ充放電コントローラ２４０が有効となる。サブ充放電コントローラ２４０は、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御のいずれかを採用することができる。サブ充放電コントローラ２４０は、ＶＤＣが基準電圧ＶＲＥＦに近づくように、すなわち誤差電圧ＶＥＲＲがゼロに近づくように、オン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥをフィードバック制御し、スイッチングコンバータ２１２を制御する。なお正のオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥは、追加の充電に対応付けることができ、負のオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥは、追加の放電に対応付けることができる。ＴＯＮ＿ＦＩＮＥが負である場合、スイッチングコンバータ２１２は、ハイサイドトランジスタＭ２が先行してオンする降圧モードで動作する。
【００５２】
図９（ａ）、（ｂ）は、サブ充放電を説明するタイムチャートである。時刻ｔ０に励振信号ＳＥＸＣがハイとなり、メイン充電が実施され、バンクコンデンサ２０２の電圧ＶＤＣが上昇する。図９（ａ）に示すように、メイン充電の結果、電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴを下回っていると、サブ充電が行われる。具体的には、コンバータコントローラ２２０Ｂは、誤差電圧ＶＥＲＲがゼロに近づくようにオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥをフィードバック制御しながら、スイッチングコンバータ２１２のローサイドトランジスタＭ１を少なくとも１回、スイッチングする。
【００５３】
図９（ｂ）に示すように、メイン充電の結果、電圧ＶＤＣが仕様電圧範囲ＶＴＧＴを上回っていると、サブ放電が行われる。具体的には、コンバータコントローラ２２０Ｂは、誤差電圧ＶＥＲＲがゼロに近づくようにオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥをフィードバック制御しながら、スイッチングコンバータ２１２のハイサイドトランジスタＭ２を少なくとも１回、スイッチングする。
【００５４】
サブ充放電を導入し、スイッチングコンバータ２１２をフィードバック制御することにより、仕様電圧範囲から外れた電圧ＶＤＣを仕様電圧範囲ＶＴＧＴに復帰させることができる。
【００５５】
（サブ充放電からメイン充電への切換）
なお、サブ充放電が発生した動作サイクルの次の動作サイクルにおいて、メイン充電におけるローサイドトランジスタＭ１の補正オン時間ΔＴ[ｉ＋１]として、直前のサブ充放電のオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥを用いるとよい。これは、ＰＩＤコントローラ２２６の積分項の値を、ＴＯＮ＿ＦＩＮＥで置き換えることで実現してもよい。図１０は、サブ充放電のオン時間ＴＯＮ＿ＦＩＮＥのメイン充電への反映を説明する図である。
【００５６】
図１１（ａ）は、図１０の制御を行わない場合の、図１１（ｂ）は、図１０の制御を行った場合の動作波形図である。図１０の制御を行わない場合、図１１（ａ）に示すように、サブ放電が毎サイクル発生する。つまりサブ放電の時間だけ、繰り返し周期が長くなる。これに対して図１０の制御を行った場合、図１１（ｂ）に示すように、複数サイクルにわたってサブ放電が連続して発生するのを防止できるため、レーザの繰り返し周波数を高めることができる。
【００５７】
（用途）
続いてレーザ装置１００の用途を説明する。図１２は、レーザ装置１００を備えるレーザ加工装置３００を示す図ある。レーザ加工装置３００は、対象物３０２にレーザパルス３０４を照射し、対象物３０２を加工する。対象物３０２の種類は特に限定されず、また加工の種類も、穴空け（ドリル）、切断などが例示されるが、その限りではない。
【００５８】
レーザ加工装置３００は、レーザ装置１００、光学系３１０、制御装置３２０、ステージ３３０を備える。対象物３０２はステージ３３０上に載置され、必要に応じて固定される。ステージ３３０は、制御装置３２０からの位置制御信号Ｓ２に応じて、対象物３０２を位置決めし、対象物３０２とレーザパルス３０４の照射位置を相対的にスキャンする。ステージ３３０は、１軸、２軸（ＸＹ）あるいは３軸（ＸＹＺ）であり得る。
【００５９】
レーザ装置１００は、制御装置３２０からのトリガ信号（励振信号）Ｓ１に応じて発振し、レーザパルス３０６を発生する。光学系３１０は、レーザパルス３０６を対象物３０２に照射する。光学系３１０の構成は特に限定されず、ビームを対象物３０２に導くためのミラー群、ビーム整形のためのレンズやアパーチャなどを含みうる。
【００６０】
制御装置３２０は、レーザ加工装置３００を統括的に制御する。具体的には制御装置３２０は、レーザ装置１００に対して間欠的にトリガ信号Ｓ１を出力する。また制御装置３２０は、加工処理を記述するデータ（レシピ）にしたがってステージ３３０を制御するための位置制御信号Ｓ２を生成する。
【００６１】
以上、本発明について、いくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００６２】
実施の形態では、メイン充電とサブ充放電を共通のコンバータによって行ったがその限りでなく、メイン充電用のスイッチングコンバータと、サブ充放電用のスイッチングコンバータを２系統用意してもよい。
【００６３】
実施の形態に係る電源装置２００の用途は、電源装置２００に限定されず、間欠動作する負荷に直流電圧を供給する用途に用いることができる。
【００６４】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００６５】
１００  レーザ装置
１０２  レーザ光源
１０４  高周波電源
１０６  上位コントローラ
２００  電源装置
２０２  バンクコンデンサ
２１０  充電電源
２１２  スイッチングコンバータ
２２０  コンバータコントローラ
２２６  ＰＩＤコントローラ
２４０  サブ充放電コントローラ
Ｌ１  リアクトル
Ｍ１  ローサイドトランジスタ
Ｍ２  ハイサイドトランジスタ
３００  レーザ加工装置
３１０  光学系
３２０  制御装置
３３０  ステージ
【図１】
2019126197.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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