NM Laser Products,快门驱动电子器件 – 电流、电压与运动阻尼

快门驱动电子器件 – 电流电压与运动阻尼

大多数机电快门由低压电源驱动,典型范围在3.3–24 VDC之间。 有些采用恒定电压的直接直流驱动,有些则采用更节能的双电平驱动方式——以较高电压脉冲开启,再以较低电压维持长期保持状态。还可生成更复杂的波形,在开启和关闭的止动位置提供减速,即所谓的“阻尼”。根据所需开关速度的不同,阻尼可以是部分阻尼(开关较快)或完全临界阻尼(较慢,低噪声/低冲击)。

在磁驱动挠性设计中,静摩擦和滑动摩擦几乎被消除,在数亿次循环内无磨损。铁磁性挠性光学叶片被约束在“常闭”止动面与固定电磁铁的励磁极(开启位置)之间。挠性体内的应力具有重复性,且不随时间变化。机械力在产品整个寿命期内完全不变。那么,什么会变化?什么会影响重复性和临界阻尼能力?

电流! 唯一会变化的就是电流。电磁铁产生的力为(绕组匝数)×(电流安培数)。匝数当然不变,那电流怎么会变?答案是温度变化。铜线电阻随温度变化。因此,对于固定的开启电压或长期保持电压,随着温度升高,电流会下降。这种“易于实现”的电压源方案,如今却因电磁铁升温或降温而导致电流变化,进而引起力变化。于是我们得到力的变化以及随之而来的开关速度变化。曝光重复性变差,在较大温度波动下抖动变得明显。如果我们试图实现临界阻尼,就需要精确知道运动元件到达何处——如果速度变化,我们就无法准确做到。

于是引入电流控制。 我们不再向快门施加一个电压,让它根据温度自行决定吸取多少电流,而是通过更精密的电子电路,每秒数万次地检测电流,并维持预设的电流馈送波形——无论是开启、保持还是阻尼阶段。力在任何温度下都保持恒定。性能在任何重力方向上均达到最优,只需将预设库加载到控制器板上即可。我们的Model CX4000就具备这些功能。

那么,电流控制设计有很多优点,缺点又是什么? 潜在问题是发热——如果不加以管理的话……所以必须管好它!采用电流控制时,必须为电磁铁热量设计一条优良的热传导路径,使其传递到冷却基座,以防在环境温度波动时温度失控。我们已经在吸收器中将高功率激光束转化为热量并传导至冷却基座,所以将电磁铁热量也引向那里!大多数快门制造商为电磁铁设计的热传导路径极差,限制了快门连续循环使用,否则会烧毁绕组。如果电磁铁内部积聚过多热量,就会增加导线短路、聚合物放气、光学气腔内热梯度的风险。我们高度先进的磁路设计包含了通向便捷安装表面的优异导热性能。NML制造的所有快门均采用先进磁路技术,配合电流控制型驱动电子学使用。

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