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大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计

赵清林 曹茹茹 王德玉 袁精 李述

赵清林, 曹茹茹, 王德玉, 等. 大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 115001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180144
引用本文: 赵清林, 曹茹茹, 王德玉, 等. 大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 115001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180144
Zhao Qinglin, Cao Ruru, Wang Deyu, et al. Design of pulse power supply for diode pumped solid state laser[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 115001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180144
Citation: Zhao Qinglin, Cao Ruru, Wang Deyu, et al. Design of pulse power supply for diode pumped solid state laser[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 115001. doi: 10.11884/HPLPB201830.180144

大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计

doi: 10.11884/HPLPB201830.180144
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51407154

河北省自然科学基金项目 E2016203237

详细信息
    作者简介:

    赵清林(1969—), 男,教授,硕士生导师,从事高频变换及软开关技术研究;powerzql@ysu.edu.cn

    通讯作者:

    曹茹茹(1994—), 女,硕士研究生,从事大功率半导体激光器脉冲电源研究;15033563627@163.com

  • 中图分类号: TM461.5

Design of pulse power supply for diode pumped solid state laser

  • 摘要: 介绍一种大功率半导体激光泵浦固体激光器(DPSSL)脉冲驱动电源的设计电路及其控制方法。根据半导体激光器的工作特性,采用前级电容充电电路与后级脉冲电流产生电路相结合的电路结构。由于LCC谐振电路具有软开关特性和抗负载短路、开路的能力,又能够实现对储能电容恒流充电的功能,因此其适合做为脉冲电源中储能电容的充电电路;后级脉冲电流产生电路选择大功率MOSFET做为主控器件,利用MOSFET饱和区的漏极电流可控性,通过栅极电压控制产生负载脉冲电流。控制部分采用模拟与数字相结合的控制方式,使脉冲电源控制更加灵活,引入脉冲电流指令给定积分器,可以更有效地控制脉冲电流上升过程,抑制电流过冲,提高控制精度,使脉冲驱动电源产生类似矩形波的大功率脉冲电流。搭建了脉冲功率为28 kW的实验平台,实验达到的指标:脉冲电流幅值80 A,脉冲电压350 V,脉冲宽度100 μs,重复频率100 Hz。
  • 图  1  脉冲电源系统框图

    Figure  1.  System block diagram of pulse power supply

    图  2  LCC谐振变换器拓扑

    Figure  2.  Topology of LCC resonant converter

    图  3  双脉冲输出模式关键波形

    Figure  3.  Key waveforms of Dual pulse output mode

    图  4  脉冲放电单元框图

    Figure  4.  Block diagram of pulse discharge

    图  5  给定积分器电路

    Figure  5.  Schematic diagram of given integrator

    图  6  脉冲控制电路

    Figure  6.  Schematic diagram of pulse control

    图  7  LCC谐振电路实验波形

    Figure  7.  Experiment waveforms of LCC resonant converter

    图  8  给定积分器实验波形

    Figure  8.  Experiment waveforms of given integrator

    图  9  脉冲电源实验波形

    Figure  9.  Experiment waveforms of pulse power supply

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-16
  • 修回日期:  2018-08-06
  • 刊出日期:  2018-11-15

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