激光器电源的设计方法.pdf

激光器电源的设计方法 冯刚林景栋 重庆大学自动化学院400044 摘要：电源的种类、形式有很多，概ar,lt来分成开关电源和线性电源，开关电源主要用于工业设备 上．在本论文中主要介绍一种半导体激光器电源设计方法．该电源要求设计体积相对比较小，同时要求 具有多路输出及数据显示和交换的特点． IGBT 关键词：开关电源电源集成电路半桥变换器PWM 1．引言 从广义上说，凡利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态变为另一种形态的主电路叫开关变换器 电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称之为开关电源。开关电源主要部分是DC-DC变换 器。开关电源电路的主要组成部分可以分为滤波电路、整流电路、半桥式变换器电路、输出整流滤波、辅助 电路、控制电路、驱动电路、保护电路及反馈电路构成。本文将对以上某些组成部分的具体分析。最后介绍 开关电源的计算机仿真。 2．工作原理 2．1基本工作原理及框图 从交流输入电压220V经过电网滤波和蒸馏滤波后得到大约300V的平滑直流电压，然后作为进入半桥 变换器的原边电压，其中变换器的开关晶体管的导通截止是由脉宽调制的宽度和频率控制的。这样通过对占 空比的修改就可以得到需要的电压或者 一 电流值，脉宽调制输入信号是由输出的 I皇罂婆婆卜_叫墨鎏鲨婆H兰堡奎塑卜一叫竺坐苎鎏婆婆卜-叫竺坐I 一 一 一 一 输入 就是我们所说的反馈信号，当然只是一个糍器羹器燃徽二幕220V1‘瓤{ l匕：罕_ l I 申 比例系数而已。这样就构成一个闭环反 l辅助电路HPwM控制输出H反馈电路l 馈系统。图1为基本原理框图。 2．2主要参赘E摊雪标 图l基本原理图 的温度不能过高。具有数据交换和显示功能模块能实时显示输入输出电压电流以及输出功率故障告警指示。 3．主要功能描述 3．1滤波电路 从输入的220V电压到输出的2V左右的电压，中间就是一个从交流到直流，再从直流到直流的一个过 程。在AC-DC过程中需要将脉动大的处理成比较平滑的直流电平，需要用滤波电路将其中的交流成分滤掉， 显然需要用截止频率低于整流输出基波频率的低通滤波电路。滤波电路常有滤波器或者并联电容构成。 3．2脉宽调制电路 3．2．1 PWM工作原理 负载的电压的高低取决于在一个开关周期内的占空比大小，且保持开关频率恒定改变接通时间长短，使 得负载变化时然而负载电压变化不大的方法称之为脉宽调制。TL494是一种电压驱动型脉宽调制控制集成电 路，主要应用在各种开关电源。连接相应的输入输出电路就可以构成一个单回路控制器。TIA94的内部电路 由基准电压产生电路、振荡电路间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等。 349 3．2．2回路工作原理 回路控制器的方框图如图2所示。被控制量 (如电压、电流、温度等)通过传感器交换为0V- 5V、4mV～20mA等电信号，作为闭环回路的反 馈信号，通过有源简单二阶低通滤波电路进行平 图2回路控制器方框图 压源经一精密多圈电位器分压，由电位器动端通过有源简单二阶低通滤波电路接入TL494的误差放大器I 的N．反相输入端。反馈信号和设定信号通过TL494的误差放大器I进行比较放大，进而控制脉冲宽度，这 个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路及由集成运算放大器构成的隔离放大电路进行平滑和放大处理， 输出一个与脉冲宽度成正比的、变化范围为0V--10V的直流电压。这个电压就是所需要的输出控制电压，