[实用新型]一种基于电容阵列充放电的驱动系统

说明书

本公开揭示了一种基于电容阵列充放电的驱动系统，包括：输入端充电功率变换模块、电容阵列、输出端放电功率变换模块、PWM模块和MCU主控模块。本公开克服了现有驱动系统中存在的输出电压、电流可调范围小、参数设置不灵活以及驱动电流的上升下降沿的波形线性度不够而导致系统有功功率下降的问题，通过利用电容阵列的高效率、快速充放电的特性灵活的匹配输入输出电压、电流，以实现输入电压、输出电压自适应和高峰值脉冲输出，满足大功率半导体激光器的驱动要求。

技术领域

本公开涉及一种驱动技术，具体涉及一种基于电容阵列充放电的驱动系统。

背景技术

半导体激光器因具有光电转换效率高、体积小、重量轻、波长范围广、寿命较长、易于调制等特点，在国防、工业、生物、医学和通信等领域具备广泛的应用前景。然而，现有半导体激光器的驱动装置存在一系列不足：一是可调节的输出电压、电流变化范围不大，参数设置不够灵活；二是在大电流脉冲工作模式中，驱动电流的上升下降沿的波形线性度不够，一个脉冲时间内的激光器有效工作时长会打折扣，造成整个系统的有用功率下降；三是大功率系统由于要选配大功率开关电源系统，会造成系统体积过大，成本居高不下，系统集成的难度增加，造成其应用场景的限制。

除了半导体激光器，还有许多需要间歇性脉冲工作的器件或者装置，都需要一种体积小、性能优良、成本可控的驱动装置。常规的驱动是通过采用功率MOSFET作为电流控制元件，运用负反馈原理来稳定输出电流，但是其体积大、成本高、系统效率低。因此需要一种驱动装置，能够在安全的条件下按照平均功率为系统进行配电，通过灵活的配置参数实现脉冲输出或脉冲电流输出，使系统具有小型化、低成本、高性能特点。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种基于电容阵列充放电的驱动系统，能够利用电容阵列的高效率、快速充放电的特性灵活的匹配输入输出电压、电流，实现输入电压、输出电压自适应和高峰值脉冲输出，既能以恒流模式输出，满足大功率半导体激光器的驱动要求，也能以脉冲模式输出，满足其他负载要求。

为实现以上目的，现对本公开的技术方案描述如下：

一种基于电容阵列充放电的驱动系统，包括：输入端充电功率变换模块、电容阵列、输出端放电功率变换模块、PWM模块和MCU主控模块；

所述输入端充电功率变换模块包括系统电源和充电功率变换原理电路，其中，充电功率变换原理电路用于将系统电源的电能进行调压处理并转化为适于电容阵列存储的电能；

所述电容阵列包括若干并联连接的电容，用于存储经所述充电功率变换原理电路转化后的系统电源的电能；

所述输出端放电功率变换模块包括放电功率变换原理电路和脉冲驱动负载，其中，放电功率变换原理电路用于将电容阵列所存储的电能进行调压处理并传输至脉冲驱动负载；

所述PWM模块能够产生PWM调制信号用于驱动充电功率变换原理电路和放电功率变换原理电路；

所述MCU主控模块用于采集所述输入端充电功率变换模块、输出端放电功率变换模块的电压、电流信号并输出用于控制PWM模块的控制信号。

优选的，所述充电功率变换原理电路包括第一MOSFET驱动电路和第一拓扑电路；其中，

所述第一MOSFET驱动电路的输入端与PWM模块的输出端及MCU主控模块电连接，输出端与MOSFET管Q3、Q4的栅极及第一拓扑电路电连接，用于接收PWM模块输出的PWM信号以驱动MOSFET管Q3、Q4的导通或关断；

所述第一拓扑电路包括Buck拓扑模式和Boost拓扑模式。

优选的，所述输出端放电功率变换原理电路包括第二MOSFET驱动电路和第二拓扑电路；其中，