半導體激光管(LD)和普通二極管采用不同工藝,但電壓和電流特性基本相同。在工作點時,小電壓變化會導致激光管電流變化較大。此外電流紋波過大也會使得激光器輸出不穩定。二極管激光器對它的驅動電源有十分嚴格的要求;輸出的直流電流要高、電流穩定及低紋波系數、高功率因數等。隨著激光器的輸出功率不斷加大,需要高性能大電流的穩流電源來驅動。為了保證半導體激光器正常工作,需要對其驅動電源進行合理設計。并且隨著高頻、低開關阻抗的MOSFET技術的發展,采用以MOSFET為核心的開關電源出現,開關電源在輸出大電流時,紋波過大的問題得到了解決。
由于大電流激光二極管價格昂貴,而且很容易受到過電壓,過電流損傷,所以高功率僅僅有大電流開關模塊還不能滿足高功率二極管激光器的要求,還需要相應的保護電路。要保證電壓、電流不要過沖。因此,需要提出一整套切實可行的技術措施,來滿足高功率二極管激光器的需要。
1 系統構成
裝置輸入電壓為24 V,輸出最大電流為20 A,根據串聯激光管的數量輸出不同電壓。如果采用交流供電,前端應該采用AC/DC作相應的變換。該裝置主要部分為同步DC/DC變換器,其原理圖如圖1所示。
Vin為輸入電壓,VM1、VM2為MOSFET,VM1導通寬度決定輸出電壓大小,快恢復二極管和VM2共同續流電路,整流管的導通損耗占據最主要的部分,因此它的選擇至關重要,試驗中選用通態電阻很低的M0SFET。電感、電容組成濾波電路。測量電阻兩端電壓與給定值比較后,通過脈沖發生器產生相應的脈寬,保持負載電流穩定。VM1關斷,快恢復二極管工作,快恢復二極管通態損耗大,VM2接著開通續流,減少系統損耗。
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