[发明专利]一种无超调的快前后沿多脉冲叠加方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无超调的快前后沿多脉冲叠加方法和装置，属于半导体激光器驱动源技术领域。

背景技术

半导体激光器具有体积小、功率密度大、效率高和寿命长等优势，近年来随着半导体激光器生产制造成本的下降，使得激光应用领域发展迅速，例如通信、测距、雷达、武器、打标和医疗等的应用越来越广泛。由于其二极管的电气特性，通常采用恒流控制方式，尤其是脉冲恒流的控制方式，恒流控制方式能够提供较大的峰值功率和消耗较小的平均功率，具有良好的应用前景。在一些特殊应用中，如科研、打标和医疗中，多脉冲叠加可实现特定的加工工艺。

但是，驱动电流是半导体激光器的敏感因素，其稳定性直接影响激光器的光谱质量和输出功率。所以，稳定的电流平顶及快速的电流上升下降沿才能保证良好的光谱质量和高效的功率输出。然而，快速的上升沿可能导致的超调可能会导致半导体激光器的损坏，造成严重的经济损失。较慢的上升沿虽然不会引起超调，但是严重限制了输出有效脉宽和重复频率的提升，限制了有效的光功率输出，不具有良好的应用价值。

因此，如何设计出一款能够为半导体激光器提供高可靠性的驱动电流，实现宽范围的脉宽和频率调制，在具有快速电流上升沿和下降沿的同时，保证无电流脉冲超调，成为摆在领域内众多电源厂家面前的一个艰巨的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种无超调的快前后沿多脉冲叠加方法和装置，用于解决现有技术中单次产生电流脉冲而导致电流脉冲超调量较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种无超调的快前后沿多脉冲叠加方法，包括以下方案：

方法方案一：包括以下步骤：

步骤1，控制产生基础脉冲；

步骤2，按时序控制产生至少一个叠加脉冲，将所述叠加脉冲依次累加在所述基础脉冲上。

方法方案二：在方法方案一的基础上，所述的叠加脉冲中至少有一次叠加上去的叠加脉冲流经与驱动负载特性相匹配的假负载进行调流。

方法方案三：在方法方案二的基础上，所述假负载为电阻、电感、电容和二极管中的任意一种或其组合。

本发明还提供了一种无超调的快前后沿多脉冲叠加装置，包括以下方案：

装置方案一：包括并联连接的一个基础脉冲输出回路和至少一个叠加脉冲输出回路；在所述基础脉冲输出回路导通后，所述叠加脉冲输出回路按时序依次导通。

装置方案二：在装置方案一的基础上，所述叠加脉冲输出回路中至少其中一个叠加脉冲输出回路的两输出端连接有与驱动负载特性相匹配的假负载支路，该叠加脉冲输出回路的两输出端通过选通开关电路在所述基础脉冲输出回路的两输出端与所述假负载支路之间切换连接。

装置方案三：在装置方案二的基础上，所述基础脉冲输出回路包括按照同向导通方向串联的基础可调直流电源、基础功率开关器件和基础电流传感器；所述叠加脉冲输出回路包括按照同向导通方向串联的叠加可调直流电源、叠加功率开关器件和叠加电流传感器；所述选通开关电路包括第一选通功率开关器件和第二选通功率开关器件，所述第一选通功率开关器件串联在所述假负载支路中，所述第二选通功率开关器件的一端与所述假负载支路的一端相连，所述第二选通功率开关器件的另一端与所述基础脉冲输出回路的对应输出端相连。

装置方案四：在装置方案二或三的基础上，所述假负载为电阻、电感、电容和二极管中的任意一种或其组合。

装置方案五：在装置方案三的基础上，所述功率开关器件为三极管、MOSFET或IGBT。

装置方案六：在装置方案三的基础上，所述基础可调直流电源和叠加可调直流电源为可调直流电压源。

本发明的有益效果是：

无超调的快前后沿多脉冲叠加方法按时序控制产生多个预期电流脉冲，并将产生的多个电流脉冲进行累加，将单次输出获取预期电流脉冲转化为多个预期电流脉冲累加来获取最终的预期电流脉冲，有效改善了单次输出电流脉冲时预期电流脉冲与实际产生电流脉冲误差较大的情况，从而满足所获取电流脉冲的无超调要求。

进一步的，通过将叠加脉冲流经与驱动负载特性相匹配的假负载以进行调流，由于负载特性的匹配以及快速切换过程中电流不能突变，实现单次叠加脉冲无超调。