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输出电压自适应的混合模式ROR体育官网

我国激光产业目前正处于快速兴起和飞速发展阶段,激光科技广泛应用于高端制造、信息通讯、生物和医疗健康等产业及军事工业、国防安全等领域,是当今世界战略高科技竞争的重要领域之一。近年来,世界主要发达国家纷纷将发展激光技术作为本国优先布局的领域,给予大力支持。
激光加工的突出优点是加工精度高,不影响材料的物理特性,有助于提高加工质量 ;加工速度快,劳动生产率高 ;无污染、原材料消耗低。在这些领域中,激光技术具有无可比拟
的先进性。半导体激光器和光纤激光器等先进激光器,不仅具备早期激光器的优势,还克服了早期激光器效率低、体积大等缺点,在光束质量、易于集成、维护成本、使用寿命等方
面也具有明显优势,如今对于高功率半导体激光器的要求也在日益提高,在如何实现高功率、高亮度的同时,保证或甚至提高可靠性已经成为当前发展高功率半导体激光器的关键问题之一。
随着激光产业的发展,对于半导体激光设备所需的重要部件之一需求量越来越大,提出的要求也越来越高。本文的研究内容设计了一台输出电流 100A,功率 2200W,电压小于 45V 的ROR体育官网,本电源前级供电电路采用 LLC 半桥谐振开关电源,后级采用线性恒流源,在兼顾开关电源效率和线性电源高精度输出的同时,还实现了激光巴条电压自适应功能,即在恒流输出时根据半导体激光巴条所需压降自动调整开关电源供电电压,使末级线性恒流输出功率管保持维持电流输出所需最低压降。
 
1 工作在混合模式的 LLC 半桥谐振开关电源
1.1 LLC 电路的特征分析及优点
软开关变换器的研究不断深入,人们逐步发现半桥 LLC谐振电路结构简单,控制相对来说也很方便。电压应力低,所以其很适合应用于中小功率的场合。
 LLC 基本谐振电路原理图
采用了一组 PC40 材质的 EE55 磁芯,做成功率变压器在频率为 50 ~ 60KHZ 时功率可以达到 2200W 左右,每个桥壁采用 2 个 20A,600V 的 MOS 管并联使用,采用独立谐振电感,具有高效率,参数稳定,易于设计实现的优点。
 
1.2 LLC 半桥谐振电路的缺陷和在低功率输出段采用简单脉宽调制的比较性
 
在中高功率段电路中,LLC 半桥谐振电路具有高能效和优异的 EMI 性能,但是当其工作在低功率段时则较为困难,此时采用简单的脉宽调制反而比 LLC 电路更容易实现连续调节并且更加稳定。
脉宽调制 (PWM,Pulse Width Modulation) 是控制方脉冲宽度调制,广泛应用在测量、通信和功率控制与变换的许多领域中。该技术以脉宽调制为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等且宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。
 
2 混合模式中后级线性电源的分析
目前广泛采用的恒流源有两种形式 :一种是开关型恒流源、一种是线性恒流源。但满足高精度的要求只有线性恒流源。线性恒流源虽然电源效率低,但纹波系数小、稳定性好,精密度高,可以较为容易的满足本设计。然而开关型恒流源虽然效率高,但纹波系数较大,不适合用于精密测量,很难满足设计需求。
线性恒流源的工作原理 :如图 3 所示,运算放大器 OP07工作于同相放大器模式,电压参考信号从同项输入端三角输入,OP07 输出端通过一个电阻驱动恒流 MOS 管的栅极,栅极对源极并联一个 10K 电阻,提高 MOS 管栅极抗干扰能力,源极下端用直径 1.5mm 康铜丝制成毫欧级电流采样电阻。
 线性恒流源的工作原理图
3 整机性能分析与金属材料表面调质
本设计电路中具有两级驱动保护,并且具有波形参数优良,纹波低的优点,可以有效的延长激光器的使用寿命?梢怨惴菏视糜诟骼喟氲继寮す馄鳌
 
4 结论
本文介绍了针对ROR体育官网电流 100A,功率 2200W,电压小于 45V 的需求,基于 LLC 半桥谐振电路和 PWM 控制的输出电压自适应的混合模式ROR体育官网。经过整机调试和金属材料
实验,充分表明了本设计具有低噪声、低纹波、低功耗和延长激光器使用寿命的优良特性。如果用直流驱动,这个电源就工作在直流状态,如果用脉冲信号驱动,这个电源就可以工作在脉冲或 QCW(准连续)状态,上升下降沿可以控制在 1ms以内,我们所研制的多功能信号发生器便可以用于本ROR体育官网的工作。
 
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