设计和制作激光电源面临的问题

由市电到直流高压电的转换是一种电力电子变换技术[14]，但归其本质却是一种通过高频变压器实现功率调节的方式。激光电源在输出电压范围已经远远超出了日常接触的电压范围，由此它被归类一种特种电源，实现这种特种电源面临许多问题。
 
第一，激光电源的输出电压与普通输出电压存在着数量级的差距，对电路结构提出了更高的要求，主要体现在高压产生的方式和高压控制的方式上。因此如何形成高压输出是激光电源必须首先解决的问题。
 
第二，普通的电压可通过工频变压器升压得到，或者通过简单的线性稳压电路的原理来实现，但是对于输出高达10KV以上的电压而言这些方法将变得不切实际，电路的主结构必须采用DC/DC变换器来实现，而DC/DC变换器的拓扑结构较多且复杂，不同的拓扑结构有不同的输出整流电路与之匹配。主电路拓扑结构的选择，是设计和制作激光电源第二个需要解决的问题。
 
第三，闭环控制系统的设计。为实现稳定可控的直流高压输出，必须建立可靠的闭环控制系统。
 
第四，核心部件——高频变压器的设计是设计的另一个难点。高频变压器对于开关电源，犹如心脏一般重要，它实现了由电到磁，然后由磁到电的转换过程，设计高频变压器又有许多棘手的问题需要解决，比如如何选择磁芯，何种磁芯适合激光电源的需求；如何避免直流偏磁，如何抑制磁通不平衡；变压器原副边匝数如何选取，如何选择合适的导线线径等等问题，总之如何从头到尾按照设计要求设计出完整的、可靠的、高效的高频变压器，这些都是在设计激光电源的高频变压器时需要解决的问题。
 
第五，激光电源输出的高电压容易与普通电压信号发生干扰，严重时会发生电击穿现象，必须设计一个隔离的控制模块实现控制。
 
第六，高电压具有一定的危险性，需要建立相应的保护措施，为激光电源设计相应的保护电路。
 
第七，激光电源作为特种电源，相应的元器件与普通电路采用的元器件存在差别，激光电源元器件选取也成为了一大设计难点。
 
本文的以下内容将围绕着以上提出的七个问题入手，从电路的设计理论分析到最后的综合的电路设计、仿真、测试，实现一个完整的激光电源。