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大功率半导体激光器电源的设计

牛淑芳  
【摘要】:随着科学技术的高速发展,半导体激光器因其结构简单、体积小、加工工艺成熟、使用方便等优点,已经被广泛应用于医疗、工业加工、国防、通信等诸多领域。驱动电源是激光器的一个重要组成部分,对激光器的性能有着举足轻重的作用,如果驱动电源设计的不合理,在驱动电流发生瞬间变化时可能导致激光器被击穿。因此,设计一台稳定性强、效率高的驱动电源对提高整个激光器的稳定性、安全性至关重要。 本文基于逆变技术实现了大功率半导体机器驱动电源的设计。该驱动电源主要包含输入整流滤波、功率转换单元,输出整流滤波单元,以及脉冲控制单元。本文重点采用了SCR(可控硅)单端谐振逆变技术,利用TL494及外围辅助器件来实现一个单脉冲触发信号,进而控制可控硅MGB50-12导通,使电路在采用一个开关器件的条件下,实现较大功率的输出。该电路具有结构简单、成本低廉、便于维修、体积小,性能稳定等优点。 本文所设计电路的参数在MATLAB Simulink中进行了改进和优化,最终通过实验实测实现了驱动电源60V\20A的输出,功率达1200W。该电路的工作频率大于10KHz,整机效率可达到83%以上。电源在进行长时间测试后,器件工作状态稳定,且具有较强的带负载能力,该设计对于国内大功率电源的研究起到了借鉴的作用。在本文最后对半桥逆变进行了设计,完善了整体电源的设计,可为今后更大功率输出电源的设计打下基础、提供技术支持。


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