一种高性能的新型脉冲激光电源

开关电源以其体积小,重量轻,效率高,电气性能好,成本低等优点在激光领域获得广泛的应用。在灯泵浦脉冲激光器中,单脉冲能量取决于储能电容大小和输出电压醉值,为适应不同材料的加工要求,醉必须在宽范围内可调。采用Cuk型DC-DC一变换器作为电源主电路拓扑,在无需变压器的情况下,可方便的实现输出升压或降压,大大减小直流侧输入电流纹波,结构简单,使用元器件少但如果充电电源的输出仅具备恒压特性,由于等效内阻太小,在每次电容放电过后的充电初期,将产生很大的冲击电流以至损坏电源,且充电效率较低若能在充电阶段限制充电电流为一恒定值,使充电效率接近于,充电完毕再保持输出为预设的恒压值,确保电容每次充得的电压精确一致,且限流值与恒压值均连续可调,既可实现高效率、高精度的充电,又可保证电源的工作稳定可靠。
 
电路结构框图及工作原理 由图可见,采用变换器作为电源主电路的拓扑,仅对单管采用高频控制,在无需变压器的情况下,通过调节占空比,既可实现输出升压,又可实现输出降压。方便的在宽范围内调节输出电压酥的大小,并对充电电流加以限制，增加电感、五的值,或将,和相互藕合,可将变换器输入侧电流的纹波降到任意值,‘场相互藕合的、参数匹配时,甚至可以把坟波降为零口这种优良的变换器也大大提高了整个电源系统的电磁兼容性能,减小了对电网的谐波污染。
 
电源输出外特性及控制电路的实现
 
脉冲激光器的电源工作在周期性充放电方式下,其原理示意如图所示每个周期放电开关管导通时,由于回路的等效电阻很小,会产生一个很大的放电电流了‘,至几百安培。放电过程结束,储能电容的电压醉会随之大幅跌落至某一值编,。此时断开,电源开始以一个限定的电流值,给充电至设定值瑞,,等待下一个放电脉冲的到来,如此周期性反复的工作电源的输出特性如图所示。
 
实验结果
采用电流传感器,在五二二时,测得直流输入电感电流、的波形如图所示

由图可见,输入电流几中的纹波电流峰一峰值仅为卫含电压尖峰气远小几由变换器构成的传统脉冲激光电源的输入电流纹波。加大输入侧电感,还可以进一步减小输入电流纹波。
 
结论
以变换器作为电源主电路拓扑,采用大功率半导体器件构成新型开关式脉冲激光电源。通过对单管实施控制,可方便的实现输出升压或降压,电路结构简单,不仅适应三相交流供电,也适应单相交流供电。针对脉冲激光器的工作特点,让电压、电流控制环分时工作,可获得较为理想的恒压限流的工作特性,实现对储能电容高效率,高精度的充电。充电电压、充电电流均连续可调,方便适应不同的加工要求输入输出电感藕合,有效的减小了输入输出侧的纹波电流,提高了电源的电磁兼容性能。与市场现有的产品相比,整个电源系统结构简单,使用元器件较少,成本较为低廉,输入电流纹波小,动态响应速度快,性能优异可靠电源经长时间通电考核,拟投入批量生产