半导体激光器电源电路的设计与实现

发布时间：2020-12-11 08:18

　　半导体激光器特殊的物理特性决定了其对电源的要求是比较严格的,需要较高的技术指标和安全性能。高频脉冲激光器更是在工业激光加工领域有着广泛的应用,高频脉冲电源则是实现上述技术的一种非常重要的手段。为了较好的维持激光器正常高效的工作状态,满足系统特定参数的需求,本论文设计了一套激光器电源电路,以实现负载的供电需求。经查阅,国内外在此电源的研制上有一定的差距,市场上功能较完善的电源产品大多是同类型的国外产品。因此,研制一款效率高、成本低,并且具有较好的稳定性、安全性,适用于激光器工作的电源是非常具有研究价值的,同时也是一个具有实际应用意义的研究方向。本文综合运用单片机、集成芯片控制技术、功率变换电路等对激光电源电路进行合理的设计。设计方案为:利用infineon公司生产的可允许多种电路配置的电源DC/DC集成控制芯片,采用SEPIC主拓扑电路结构,结合单片机的实时控制组成一个完整的闭环控制系统。在电路设计中,选取高精度采样电阻来获取输出信号的实时数值,然后反馈到控制系统进行运算分析,完成对电路实时、精准的控制。为增强系统的安全性,采用过压保护监测电路,最终实现目标负载激光管对电源输出的要求,实... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 半导体激光电源技术研究的现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究半导体激光电源的意义
    1.4 本论文的主要工作及结构
第二章 半导体激光器的原理及对电源的要求
    2.1 半导体激光器基本原理
        2.1.1 激光二极管
    2.2 激光电源的基本要求
    2.3 本章小结
第三章 激光电源整体设计及电路分析
    3.1 电源系统方案
        3.1.1 电源的主要技术指标
        3.1.2 电源整体设计
    3.2 开关电源的功率变换电路
    3.3 boost型变换器
        3.3.1 boost型变换器工作原理
        3.3.2 Boost型变换器参数关系
    3.4 Buck型变换器
        3.4.1 Buck型变换器工作原理
        3.4.2 Buck型变换器参数关系
    3.5 Buck-Boost变换器
        3.5.1 Buck-Boost型变换器工作原理
        3.5.2 Buck-Boost型变换器参数关系
    3.6 Sepic电路
        3.6.1 Sepic型变换器工作原理
        3.6.2 Sepic型变换器参数分析
    3.7 几种拓扑结构的比较
    3.8 Sepic电路具体分析
        3.8.1 开关器件的选型
        3.8.2 功率MOSFET的分析
    3.9 控制电路的设计
        3.9.1 单片机的介绍
        3.9.2 PWM波形输出设计
        3.9.3 控制芯片
    3.10 本章小结
第四章 主要元器件的确定
    4.1 Sepic电路元器件的参数计算及选择
        4.1.1 电感的参数
        4.1.2 功率二极管的参数
        4.1.3 MOSFET的参数
        4.1.4 电容的参数
        4.1.5 输出电容的参数
    4.2 硬件电路元器件选择
        4.2.1 场效应管的选择
        4.2.2 二极管的选择
        4.2.3 电容的选择
        4.2.4 电感的选择
        4.2.5 关键电阻的选择
    4.3 本章小结
第五章 PCB版的设计及电路测试与分析
    5.1 PCB版的绘制
    5.2 仿真数据分析
    5.3 电路调试
        5.3.1 开关管控制信号的测试
        5.3.2 输出电压电流测试
        5.3.3 输出信号纹波测试分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]SEPIC变换器的原理分析与建模[J]. 徐宁博,孙德,窦祥.  电子测量技术. 2018(08)
[2]考虑寄生参数影响的碳化硅MOSFET开关暂态分析模型[J]. 柯俊吉,赵志斌,谢宗奎,徐鹏,崔翔.  电工技术学报. 2018(08)
[3]SEPIC型高频功率变换器及其磁性元件的设计[J]. 胡西红,管乐诗,王懿杰,徐殿国.  电力电子技术. 2017(12)
[4]开关电源的原理与特点分析[J]. 卢小强,宋昊杰.  集成电路应用. 2017(12)
[5]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)
[6]高速PCB设计经验分析及研究[J]. 孙喜芬.  电子世界. 2017(12)
[7]激光无线能量传输用低纹波半导体激光器驱动电源[J]. 周玮阳,金科.  中国科技论文. 2017(11)
[8]基于AVR单片机的激光电源闭环控制系统设计[J]. 郭丽萍,张艳荣,林思苗.  中国测试. 2017(03)
[9]高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计[J]. 罗亮,胡佳成,王婵媛,刘泽国.  激光技术. 2017(02)
[10]中功率激光器驱动电路的研究与设计[J]. 张雄星,范源.  国外电子测量技术. 2017(02)

博士论文
[1]开关电源多元质量稳健优化设计技术[D]. 周月阁.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]光纤激光器数控电源的软硬件设计[D]. 刘康.南京理工大学 2017
[2]半导体激光器用高稳定性双路恒流源的研究与设计[D]. 薛慧云.天津大学 2014
[3]高稳定度恒流源关键技术研究[D]. 王斯一.吉林大学 2012
[4]能够检测LD工作寿命的驱动电源的研制[D]. 张书云.河南大学 2008
[5]半导体激光电源的全数字化设计及抗干扰研究[D]. 许国安.华中科技大学 2008



本文编号：2910190