[发明专利]一种大功率脉冲激光电源电路

说明书

本发明提供一种大功率脉冲激光电源电路，包括：交错并联BOOST及控制部分接收CCU点火信号，通过平均电流控制将锂电池电能升压储存在500V电容阵中，给后级BUCK+线性恒流源提供输出环境；滞环BUCK电路及控制部分接收CCU滞环控制信号启动，给300V储能电容快速充电并与线性恒流源协同输出，通过电压滞环控制将300V电容电压控制在一定的滞环宽度内；线性恒流源电路及其控制部分接收CCU脉冲电流参考信号，通过内部的线性调制网络，输出激光器负载所需的一定频率、脉宽、幅值的脉冲电流，其内部还具有过流保护功能，通过过流保护网络在出现过流故障时关闭保护开关管；本发明解决现有大功率激光器的驱动电源问题，电路及控制构成简单、实现方便可靠，已经过原理样机的验证。

技术领域

本发明属于电学领域，涉及一种大功率脉冲激光电源实现方案。

背景技术

半导体激光激光器具有体积小、效率高、可靠性好、工作寿命长的优点，在国防、科研、医疗、加工等领域有着广泛的应用。根据半导体激光器的用电需求，高质量脉冲电流波形在动态性方面，对上升沿、下降沿的上升、下降时间有较高要求，同时对于稳定性方面，对电流纹波与超调及反向电流等也均有较高指标约束。现有的大功率脉冲电源实现方案以交错并联BUCK恒流源技术和储能电容线性放电输出技术实现，BUCK恒流源方案存在电流稳定度及纹波问题，电路的实时响应不能满足高动态使用环境的需求，储能电容阵线性放电方案存在充电等待时间及电容阵的体积问题，在体积尺寸受限的场合有一定的局限性，因此本发明提出一种新的大功率脉冲激光电源实现方案，解决大功率激光器高质量的用电需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有的大功率脉冲激光电源方案不足，提出一种新的大功率脉冲激光电源实现方案。

本发明的一种大功率脉冲激光电源电路，所述大功率脉冲激光电源电路包括主电路以及控制电路；所述主电路包括交错并联BOOST电路、500V储能电容阵、滞环BUCK电路、300V储能电容、线性恒流源电路及激光负载输出电路；所述控制电路包括中央控制单元CCU、BOOST控制电路、BUCK控制电路、线性源控制电路，其中：

所述BOOST控制电路接收中央控制单元CCU发出的点火信号，通过平均电流控制将锂电池电能升压储存在500V电容阵中，给后级BUCK以及线性恒流源提供稳定的输出环境，给500V电容阵实时充电；

所述BUCK控制电路接收中央控制单元CCU发出的滞环控制信号，用于给300V储能电容快速充电并与线性恒流源协同输出，通过电压滞环控制将300V电容电压控制在滞环宽度内，以保证300V储能电容阵随时具有瞬时放电的能力；

线性恒流源电路及其控制部分：所述线性源控制电路接收中央控制单元CCU的脉冲电流参考信号，通过内部的线性调制网络，输出激光器负载所需的频率、脉宽、幅值的脉冲电流，其内部还具有过流保护功能，通过过流保护网络在出现过流故障时关闭保护开关管。

优选地，所述交错并联BOOST电路输入端为直流蓄电池组，输出端为高压500V储能电容阵，根据BOOST控制电路所接收到的CCU的点火信号启动电路。

优选地，所述交错并联BOOST电路包括:直流电源V_in，电感LA、电感LB，MOS管Q1、MOS管Q2及续流二极管D1、续流二极管D2构成的两条并联支路，还包括500V储能电容C、等效负载Vo；通过电阻R1、电阻R2对电容C电压采样，再经过运算放大器U1、电容C1、电阻R3、电阻R4及参考电压Vref构成的电压外环PI调节网络生成电流内环控制信号IC，再通过采样电阻Rs对输入电流采样，利用运算放大器U2、电容C2、电容C3、电阻R5、电阻R6构成的电流内环PI调节网络，再通过PWM驱动，生成控制MOS管Q1、MOS管Q2开关的PWM信号；通过控制MOS管Q1、MOS管Q2的导通关断，控制BOOST两条并联支路对500V电容C快速充电。

优选地，所述滞环BUCK电路输入端为500V电容阵，输出端为300V储能电容阵，根据接收到的滞环控制信号进行滞环电压控制。