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一种大功率高重频脉冲激光电源的研究

2022-04-13邹锦浪何娇娇王邦兴嵇保健

电子设计工程 2022年6期

邹锦浪,沈 昂,何娇娇,王邦兴,徐 欢,嵇保健

(1.上海空间电源研究所,上海 200245;2.南京理工大学自动化学院,江苏南京 210094)

半导体二极管泵浦激光器(Diode Pumped Solid-State Laser,DPSSL)比于传统的灯光固体激光器电光能量转换效率高出将近一个数量级[1-2]。理想激光器发出的激光是中心波长稳定、光子强度受控的激光,其配套的驱动电源的输出电流在稳定度和纹波电流方面都具有较高的要求[3-4]。以IXY和Northrop Grumman 为代表的国外公司在脉冲激光电源技术方面走在行业的前列。其脉冲电源系列产品PCM-7510和ED4P-AXA的输出电压达到120~350 V,电流高达250~300 A,频率为5 Hz~100 kHz,脉冲宽度也扩展到了50 000 μs[5-8]。然而,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[9-10]。

为克服上述技术方案存在的一些不足,文中研究的脉冲电源采用交错并联BOOST 与滞环BUCK结合线性恒流源的多模块级联方案,结合BUCK 电路与恒流源电路小型化、轻量化及高动态响应、低纹波的优势,通过支路并联的方法来增大总输出电流,提高电源整体功率,满足半导体激光器大功率的需求。

为促进DPSSL 在军事和工业应用上的发展,基于激光电源系统项目的大背景下,文中开展了大功率泵浦半导体激光电器驱动电源方面的研究工作,其技术参数如下:输出电压260~280 V,满功率输出电流390 A,电流稳定输出时波动范围不大于6%;……

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