4-66  高平均功率LD脉冲电流源

王  沐  郑旭峰  涂  波  程木海

LD(激光二极管)脉冲电流源是为DPL(二极管泵浦激光器)中LD进行脉冲供电的驱动电源。要求提供稳定的脉冲电流，电流脉冲顶部平坦，有良好的保护性能，可靠性高，并能与DPL激光系统在体积、信号控制特性、交流供电要求等方面有良好的匹配。在相关的应用工程中，要求其脉冲电流幅度120 A，脉冲占空比15%，负载阻抗2.5 Ω，脉冲峰值功率36 kW，平均输出功率5.4 kW。

LD脉冲电流源由程控直流电源模块、键控脉冲电流开关模块、触发脉冲处理保护模块、MCU主控模块和以太网通讯模块等构成。图1描述了系统中各模块之间的流程关系。为了保护半导体激光器及驱动电源，本装置对脉冲超宽、脉冲重复频率超高以及水流量传感器的断水、装置内温度过高等状态进行保护。

该电源采用VICOR电源模块作主供电直流电源，通过MCU进行输出控制。大功率IGBT模块作脉冲电流调整和脉冲成形。显示用带高亮度白色背光的液晶图形显示器。结构为440 mm标准可上架机箱，4U高度，风冷散热。

    三相交流电源经滤波隔离后整流，经程控直流电源模块变换后，为脉冲恒流输出级供电。外触发信号经甑别后作输出键控、脉冲超频和超宽保护的信号源。主控MCU系统对整机进行控制、参数显示以及与以太网接口的连接。120 A键控脉冲恒流调整电路为LD阵列提供脉冲电流输出。

系统达到的主要技术指标为：最大输出电流120 A，负载最大电压0.3 kV。电流上升和下降时间分别小于15 ms和12 ms；触发延时小于10 ms；脉冲顶部纹流小于2 A。接口为以太网10/100 Base-T。研究的实现了结构优化的具有计算机远程控制接口的驱动电源装置。