大功率半导体激光器脉冲电源研究
发布时间：2020-12-07 18:31
半导体激光器由于其体积小、重量轻、发光波段范围宽、可直接利用输入电流调制激光输出等优点,在通信、医疗、军事、工业等领域的应用广泛,因此对其驱动电源的研究就至为重要。本文开展了对大功率半导体激光器脉冲电源的研究,要求脉冲电源输出近似矩形的脉冲电流,其上升沿与下降沿迅速且无超调,并且脉冲放电期间输出脉冲电流必须平滑稳定且无过冲。本文对半导体激光器的工作原理及功率特性等方面进行了分析,确定了大功率半导体激光器负载对脉冲电源的要求。大功率半导体激光器要求其脉冲电源输出电压范围宽,输出电流大。因此,本文选择采用多模块级联与功率开关管线性控制相结合的控制方案。即采用多模块级联方案来满足输出电压范围宽的要求,工作在线性状态的开关管通过线性控制实现脉冲电流平滑稳定无过冲。在脉冲电源拓扑结构中采用前级LCC充电单元与后级脉冲电流产生单元相结合的形式。利用LCC谐振电路具备的零电流软开关特性和天然抗负载短路、开路的能力,实现对储能电容的恒流充电;后级脉冲电流产生电路选择大功率MOSFET做为主控器件,利用其饱和区漏极电流的可控性,通过对栅极电压的控制产生负载脉冲电流。控制器部分采用数字环节与模拟环节相结合...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体激光器的应用
储和脉冲整形[19-21]：(1) 基于电感储能的控制方法；(2) 合成 PFN 网络；(3) E 型脉冲形成网络（E-type PFN）(4) 基于电容储能的开关控制法(5) BUCK 型电流源；(6) 基于电容储能的线性电流控制法；本文接下来将分别介绍和总结上述几种技术各自的特点。(1) 基于电感储能的控制方法基于电感储能方式如图 1-2 所示，首先通过 DC/DC 装置引入直流电源，之后控制 PWM 来控制输出电流。当开关管 S2开通时，半导体激光器处于关断状态时脉冲电流可通过电感 L，开关管 S2和二极管 D 形成续流回路，释放能量。当管 S2关断时，激光二极管处于开通状态，电流在电感与电阻形成的阻尼作用下下降。在 PWM 的控制下，电感 L 的能量由电容 C 来提供，从而维持电流稳定
燕山大学工学硕士学位论文(2) 合成 PFN 网络关于上述 PFN 提出的关于 LC 重量与体积的问题，提出将 PFN 分成许多单 LC网络模块并联的结构，并且控制每个 LC 模块按顺序开通，即每个模块并联充电、串联放电，可形成很大的脉冲电流，电路如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究[J]. 甘延青,宋法伦,李飞,罗光耀,张北镇,王淦平,龚海涛,金晓. 强激光与粒子束. 2018(06)
[2]基于LabVIEW的二极管伏安特性的测量[J]. 谭道良,姚缨英. 电子技术. 2017(08)
[3]磁隔离触发式10kV级联型脉冲电源研制[J]. 徐旭哲,周杨,孙鹞鸿. 强激光与粒子束. 2016(07)
[4]高功率激光器及应用于厚板焊接的技术进展[J]. 任成高,申晓龙,张明军,陈根余. 热加工工艺. 2016(01)
[5]大功率激光二极管驱动电源研制[J]. 李涛,胡和平,杨洪,黎明,甘孔银. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(03)
[6]高功率脉冲半导体泵浦激光器阵列电源的设计[J]. 孙斌,初华,黎伟,曹海源,丁方正,韦尚方. 电子技术应用. 2015(03)
[7]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[8]LCC谐振变换器的电路特性分析[J]. 张治国,谢运祥,袁兆梅. 电工技术学报. 2013(04)
[9]大电流恒功率放电技术在大功率DPL中的应用[J]. 齐媛,王亮,李刚,张彪,杨爱粉. 应用光学. 2013(01)
[10]LC串联谐振和LCC串并联谐振在高压脉冲电容充电电源中的应用比较[J]. 刘福才,金书辉,赵晓娟. 高电压技术. 2012(12)
博士论文
[1]LCC谐振变换器的解析建模与分析[D]. 杨瑞.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]半导体激光器电源电路的设计与实现[D]. 王迪.山东师范大学 2018
[2]宽输出范围的半导体激光泵浦固体激光器驱动电源的研究[D]. 尹田田.燕山大学 2015
[3]新型半导体激光器电源的研制[D]. 张薿文.电子科技大学 2010
[4]半导体激光器驱动电源及其调控[D]. 宋传磊.哈尔滨工业大学 2006
[5]脉冲半导体激光器供电电源的研制[D]. 刘广文.长春理工大学 2002
本文编号：2903713
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体激光器的应用
储和脉冲整形[19-21]：(1) 基于电感储能的控制方法；(2) 合成 PFN 网络；(3) E 型脉冲形成网络（E-type PFN）(4) 基于电容储能的开关控制法(5) BUCK 型电流源；(6) 基于电容储能的线性电流控制法；本文接下来将分别介绍和总结上述几种技术各自的特点。(1) 基于电感储能的控制方法基于电感储能方式如图 1-2 所示，首先通过 DC/DC 装置引入直流电源，之后控制 PWM 来控制输出电流。当开关管 S2开通时，半导体激光器处于关断状态时脉冲电流可通过电感 L，开关管 S2和二极管 D 形成续流回路，释放能量。当管 S2关断时，激光二极管处于开通状态，电流在电感与电阻形成的阻尼作用下下降。在 PWM 的控制下，电感 L 的能量由电容 C 来提供，从而维持电流稳定
燕山大学工学硕士学位论文(2) 合成 PFN 网络关于上述 PFN 提出的关于 LC 重量与体积的问题，提出将 PFN 分成许多单 LC网络模块并联的结构，并且控制每个 LC 模块按顺序开通，即每个模块并联充电、串联放电，可形成很大的脉冲电流，电路如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究[J]. 甘延青,宋法伦,李飞,罗光耀,张北镇,王淦平,龚海涛,金晓. 强激光与粒子束. 2018(06)
[2]基于LabVIEW的二极管伏安特性的测量[J]. 谭道良,姚缨英. 电子技术. 2017(08)
[3]磁隔离触发式10kV级联型脉冲电源研制[J]. 徐旭哲,周杨,孙鹞鸿. 强激光与粒子束. 2016(07)
[4]高功率激光器及应用于厚板焊接的技术进展[J]. 任成高,申晓龙,张明军,陈根余. 热加工工艺. 2016(01)
[5]大功率激光二极管驱动电源研制[J]. 李涛,胡和平,杨洪,黎明,甘孔银. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(03)
[6]高功率脉冲半导体泵浦激光器阵列电源的设计[J]. 孙斌,初华,黎伟,曹海源,丁方正,韦尚方. 电子技术应用. 2015(03)
[7]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[8]LCC谐振变换器的电路特性分析[J]. 张治国,谢运祥,袁兆梅. 电工技术学报. 2013(04)
[9]大电流恒功率放电技术在大功率DPL中的应用[J]. 齐媛,王亮,李刚,张彪,杨爱粉. 应用光学. 2013(01)
[10]LC串联谐振和LCC串并联谐振在高压脉冲电容充电电源中的应用比较[J]. 刘福才,金书辉,赵晓娟. 高电压技术. 2012(12)
博士论文
[1]LCC谐振变换器的解析建模与分析[D]. 杨瑞.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]半导体激光器电源电路的设计与实现[D]. 王迪.山东师范大学 2018
[2]宽输出范围的半导体激光泵浦固体激光器驱动电源的研究[D]. 尹田田.燕山大学 2015
[3]新型半导体激光器电源的研制[D]. 张薿文.电子科技大学 2010
[4]半导体激光器驱动电源及其调控[D]. 宋传磊.哈尔滨工业大学 2006
[5]脉冲半导体激光器供电电源的研制[D]. 刘广文.长春理工大学 2002
本文编号：2903713
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