联系电话
联系我们

济南市高新区联合财商广场1号楼15层

  联系人:高经理  

  电  话:0531-85235999

  手  机:17156776999  

  传  真:0531-58702200

网址:www.leilatu.com.cn

新闻资讯

脉冲激光电源的设计与研制

来源:未知 浏览次数: 日期:2019-07-09 13:35

1  引言

    传统的脉冲激光电源虽然实现了非线性化,取代了老式的线性倍压整流技术,使得整体的转换效率、体积、重量及充放电时间等重要参数均有了较大的改善。另外,非线性激光电源可靠性的不断提高和产品化,使得激光技术的应用又上了一个新的台阶。但是这种非线性激光电源仍然存在着工作频率一直是在20kHz以下,不能进一步提高的缺点,这样,就导致了传统的非线性激光电源的转换效率、体积、重量以及充放电时间等不能改善到理想的状况。同时存在着令人十分烦噪的声频噪声。为了解决这些问题,我们设计和研制成功了一种工作频率在100kHz的非线性脉冲激光电源。

2  电路的组成

    脉冲激光电源的原理方框图如图1所示。它由触发电路、主变换器电路和高压充放电电路等三大部分组成。其电路原理图如图2所示。

图1  脉 冲 激 光 电 源 的 原 理 方 框 图

图2  脉 冲 激 光 电 源 电 路 原 理 图

3  电路的工作原理

3.1  触发电路的工作原理

    从图2可以看出,触发电路部分主要是由触发指示电路和触发电路组成,具体由IC1的LBI和LBO端,V1、LED、VD1以及K1和K2来完成,当变换器通过变压器T1、二极管VD2和VD3向电容器充电时,取样电路(由R10、R9、W1、W2、W3、R1组成)将其充电电压值反馈给IC1的LBI与VFB端,一旦电压充到所需的电压值时(大约为1kV左右),这时LBI端的电压值将大于1.3V,LBO端就会变为高电平,V1导通,LED变亮,指示出电压已充到可以触发的状态。另外取样电路将反馈信号还送入IC1的VFB端,若反馈信号的电压值≥1.3V时,即刻关断变换器,使高压维持到所需的值上,触发器件由高耐压、大电流的汽车级的晶闸管BT151/800R来担任。

3.2  主变换器的工作原理

    主变换器电路主要是由IC1(MAX641/642/643)、变压器T1以及V2等元器件组成的单端反激式升压电路。其电路的核心部分为MAX641/642/643,所以这部分电路的工作原理分析以及MAX641/642/643的技术参数及其应用请查阅文献[1]。这里只给出高频自耦升压变压器的技术资料,以供同行们在制作时参考。铁芯选用4kBEE型铁氧体,骨架选用与铁芯对应配套的EE19型立式骨架,其技术参数如图3所示。

图3  T1变 压 器 的 技 术 参 数

3.3  充放电电路的工作原理

    充放电电路主要是由电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12、C13、R14、升压变压器T2等组成。当电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12被充到所设定的高压值时,电容C13中的电压也同时被充到所要求的电压值(300V左右),这时闭合K1或K2,晶闸管V3被触发导通,电容C13中所储存的能量通过变压器T2的初级绕组放电,使次级绕组感应出约10kV左右的高压,将激光器中的气体电离。在电离的同时,电容器C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12中所储存的能量将这个电离的过程维持到一定的时间,从而就得了所需的激光脉冲。

4  重要元器件的选择及技术要求

    1)储能电容由于储能电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12要在很短的时间内为激光器提供足够大的能量,所以在选择该电容时,除了要求其具有足够高的耐压值(≥350V)以外,还必须要求其具有快速充电和放电的特性,即应选择印有“PHOTOFLASH”的光闪电容。

    2)升压变压器升压变压器除了其初级绕组供电容C13放电,以使次级电压升高到10kV以上外,还要满足当气体被电离以后,通过次级绕组将电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12中的能量全部释放给激光器,以便能够激发出很强的激光束来。所以次级绕组既要匝数多,又要电阻很小,同时还要满足耐高压的要求。变压器磁芯选择环形3kB的铁氧体材料,初级绕组选用?1.0的聚四氟乙烯镀银高压线绕制,次级绕组选用?0.32的聚四氟乙烯镀银高压线绕制,铁芯磁环选用外径35,内径12,厚度10的软磁铁氧体。其技术参数如图4所示。

图4  T2升 压 变 压 器 的 技 术 参 数

    3)MAX641/642/643选择时几点说明

    (1)MAX641输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为5V;

    (2)MAX642输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为12V;

    (3)MAX643输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为15V。



0


 关键词: 脉冲,激光,电源,的,设计,与,研制,引言,传统,