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宽输出电压的半导体激光器电源的脉冲电源级联拓扑

目前,国内研制的脉冲驱动电源基本都采用单模块方式,由于功率开关管耗散功率的限制电压普遍较低。因此为了提高电压与功率,脉冲放电电路选用多模块串联结构。
半导体激光电源三模块串联拓扑结构图
半导体激光电源三模块串联拓扑结构图
 
LCC单元选用多副边变压器,满足分别给各储能电容充电。并且每个模块都有各自的功率开关管与续流二极管,通过控制功率开关管的通断来控制输出电压等级,以达成输出宽范围电压的目标(续流二极管在多模块串联结构中起到缓冲作用)。
最终,本文选择三模块串联结构,分别将三模块命名为模块a、模块b、模块c,如图2所示。
半导体激光电源三模块并联充电阶段
半导体激光电源三模块并联充电阶段
 
在LCC充电单元给脉冲电容充电阶段,功率开关管Ka,Kb,Kc断开,激光器负载此时没有能量,如图3所示。当脉冲电路开始放电后,功率开关管Ka,Kb,Kc同时开通,此时负载上的电压为三模块电容串联之和3Vin。本拓扑的输出电压范围由功率开关管的通断来控制。
半导体激光电源模块A退出工作后阶段
半导体激光电源模块A退出工作后阶段
 
例如:模块a不参与工作时,只要将模块a的功率开关管Ka关断,电流正常流过模块b,c后经续流二极管Da流到负载部分,此时负载电压值为2Vin,如图4所示。
 
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