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脉冲激光电源和主电路工作原理

激光电源是激光器的能源,它向激光器提供泵浦能量,控制激光输出强弱和重复频率。因此,激光电源是激光器必不可少的重要组成部分。
早期的脉冲激光电源,如谐振充电型或LC恒流充电型激光电源,都是用工频交流变压器进行升压,并实现对电网的隔离。由于工频交流变压器体大笨重,人们从七十年代开始研制开关型电源。它是将工频交流整流成直流,再用开关功率变换方法,将直流逆变成高频交流,通过高频变压器进行升压,与电网隔离之后进行整流,给储能电容器充电,最后经氛灯放电给激光器提供泵浦能量。
由于高频变压器的体积和重量远小于同等容量的工频变压器,因此,整个激光电源的体积和重量大大减小。同时,由于频率的提高,每周期给储能电容器充电少,通过充电电压的控制,使充电电压实现稳定可调,从而大大提高了激光输出的稳定性。
 
本文介绍的脉冲激光电源性能主要指标为每次脉冲能量25J,脉冲重复频率可调,最大为40Hz,额定输出功率为1000W,输出激光能量稳定度大于95%,输出激光延时稳定度为±1μs。
 
主电路工作原理
 
主电路原理框图见图,主电路由工频220V供电,整流为310V直流,中间设有软启动电路和滤波环节,逆变电路由谐振电感、谐振电容和1GBT逆变开关组成半桥电路,逆变频率为22KHz,逆变后,通过高频变压器进行升压,与电网隔离之后进行高频整流,再给储能电容器充电。
 主电路原理框图
储能电容器放电前,由触发电路产生的高压将负载氨灯击穿电离,预燃电路给负载氨灯提供稳定的预燃电流,使负载氨灯处于放电前的准备状态。
 
充好电的储能电容器经放电开关和成形电感给负载氨灯放电,从而实现对激光器的泵浦。
 
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