[實用新型]一種超大功率窄脈沖半導體激光電源

有效

• 申請號: 201820315551.0
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN208445496U
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 韓啟祥
• 申請（專利權）人: 江蘇德嘉源電子科技有限公司
• 主分類號: H02M9/06
• 分類號: H02M9/06;H01S5/042
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本實用新型公開了一種超大功率窄脈沖半導體激光電源，屬于激光器驅動技術領域。本實用新型包括三級結構，第一級為將輸入交流電整流為直流電的有源功率因數校正APFC整流單元；第二級為將整流后的直流高電壓進行一次降壓的諧振變換LLC單元；第三級為用于直流二次降壓的同步BUCK單元。本實用新型應用FPGA作為電源數據處理及控制單元來提高采樣及數據處理速度，從而保證優秀的恒流輸出控制效果；應用成熟的APFC功率因數校正技術、LLC軟開關技術以及同步BUCK變換技術來保證電源較高的轉換效率，使電源功率可達100KW以上；采用多個同步BUCK并聯輸出，既能滿足電源大電流輸出要求，又可保證電源較快的動態響應，即可獲得較陡前后沿的脈沖電流輸出。

技術領域

本實用新型涉及一種超大功率窄脈沖半導體激光電源，屬于激光器驅動技術領域。

背景技術

近年來，隨著激光及其相關技術的發展，激光器在如激光切割、激光遠程焊接、激光雷達、激光武器等方面的應用越來越深入，人們對大功率高性能激光器的需求也越來越強烈。其中，半導體激光器由于制作簡單、成本低、易于大量生產、體積小、重量輕、效率高等眾多優點，誕生伊始便是激光領域關注的焦點，其中其大功率電源的研制是該技術研究的重點難點之一。

激光電源的種類很多，激光器用途不同，對電源提出的指標也不一樣。一般常見的半導體激光器多是采用結電流注入方式進行激勵的，其工作介質是半導體面結型二極管，是一種電流型非線性元件，其輸出的光強度與其電流密切相關，而且在其較短的工作區內，較小的電壓波動都會引起較大倍數電流變化。所以，為控制其發光強度和盡量避免二極管過流燒壞，半導體激光電源都要求是恒流源。另外，當泵浦電流流過激光二極管時，會使PN結溫度上升，這將導致激光輸出功率下降。所以，為了提高激光器效率，一般大功率的半導體激光電源都要求是窄脈沖輸出，并且為達到較好的驅動效果，還要求該脈沖前后沿愈陡愈好。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

為了解決半導體激光電源輸出功率難以做大、輸出脈沖前后沿較緩而驅動效果差等問題，提供一種超大功率窄脈沖半導體激光電源。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種超大功率窄脈沖半導體激光電源，包括APFC整流單元、LLC一次降壓單元、BUCK二次降壓單元、APFC采樣單元、APFC驅動單元、LLC采樣單元、LLC驅動單元、BUCK采樣單元、BUCK驅動單元和控制單元；其中，

所述APFC整流單元，用于將輸入的三相工頻交流電進行整流濾波后，輸出至所述LLC一次降壓單元；

所述LLC一次降壓單元，用于將整流濾波后的信號一次降壓，傳輸至BUCK二次降壓單元；

所述BUCK二次降壓單元，用于對一次降壓后的信號進行二次降壓后輸出脈沖電源；

所述APFC采樣單元、LLC采樣單元、BUCK采樣單元，分別對應用于采集APFC整流單元、LLC一次降壓單元、BUCK二次降壓單元的電源輸入電壓、輸入電流、輸出電壓和輸出電流信號；將所述信號調理成標準的模數轉化器ADC輸入信號后通過ADC傳遞給所述控制單元；

所述控制單元由FPGA實現，用于完成APFC采樣單元、LLC采樣單元、BUCK采樣單元發送的電源電壓/電流采樣數據處理，并分別通過APFC驅動單元、LLC驅動單元、BUCK驅動單元將PWM驅動信號以及故障保護信號對應輸出至APFC整流單元、LLC一次降壓單元、BUCK二次降壓單元。

如前所述的一種超大功率窄脈沖半導體激光電源，進一步地，所述APFC整流單元中包括緩起電路、輸入濾波電感、APFC電感、APFC整流電路和整流輸出濾波電容，其中：三相工頻交流電依次通過緩起電路、輸入濾波電感、APFC電感、APFC整流電路、整流輸出濾波電容輸出至LLC一次降壓單元。