交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究

王超; 马新敏; 于鹏鹏; 郭飞; 王志强

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.010

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交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究

王超 , 马新敏 , 于鹏鹏 , 郭飞 , 王志强

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交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究

1.
华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074

作者简介: 王超(1990-),男,硕士研究生,现主要从事光电领域电能变换与控制技术的研究。.

通讯作者: 马新敏, 293313203@qq.com ;

中图分类号: TN245

Research of laser diode driver with interleaved single ended forward conversion

1.
National Engineering Research Center for Laser Processing, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: MA Xinmin, 293313203@qq.com ;

CLC number: TN245

摘要: 为了简化半导体激光器电源的电路结构、提升其电能转换效率、实现输出电流的快速动态响应，采用单管正激变换的并联交错技术，设计出一种2kW单级变换的开关型直流驱动电源。测试并分析了电源的静态特性、动态特性及电能转换效率。结果表明，电源的效率高达85%；输出电流0A～100A的上升、下降时间仅为1ms；满载100A工作时，输出电流的纹波系数仅为0.04%。与两级串联结构的半导体激光器电源相比，电源的效率得以提升，输出电流的动态响应速度迅速，满足激光加工的要求。
- 激光技术 /
- 半导体激光器电源 /
- 交错式单管正激变换 /
- 输出电流的动态响应
Abstract: In order to simplify the structure of laser diode drivers, improve the power conversion efficiency and dynamic response of the output current, a 2kW single-stage switching power supply was developed with interleaved single ended forward conversion. Static characteristics, dynamic characteristics and power conversion efficiency of the laser diode driver were tested and analyzed. The results show that the power conversion efficiency is up to 85%. The rise time and fall time of output current in range of 0A~100A is 1ms. The ripple coefficient of output current is 0.04% when output current is 100A. Compared with laser diode driver with two-level cascade structure, the power conversion efficiency of the power supply was promoted. The dynamic response of output current is so rapid that the power supply meets requirements of laser processing.
- laser technique /
- laser diode driver /
- interleaved single ended forward conversion /
- output current dynamic response

[1]	WANG D Sh,TIAN Z J,SHEN L D,et al.Research status and development of laser cladding technology[J].Applied Laser,2012,32(6):538-544(in Chinese).
[2]	GUO Sh R,CHEN Zh J,ZHANG Q L,et al.Research progress on laser surface modification by high-power diode laser[J].LaserOptoelectronics Progress,2013(5):55-62(in Chinese).
[3]	LU K,LIU B Y,BAI Y L,et al.High power laser diode drive power supply[J].Infrared and Laser Engineering,2012,41(10):2680-2684(in Chinese).
[4]	DENG J,SHAN J D,ZHANG N,et al.Research and design of high-power semiconductor laser diode driver[J].Semiconductor Optoelectronics,2003,24(5):319-320(in Chinese).
[5]	WANG Zh Q,M X M,W Ch,et al.Research of laser diode driver based on double-phase dual chopping conversion[J].Laser Technology,2015,39(3):386-390(in Chinese).
[6]	MU X H.Model analysis and system design of interleaving double-transistor-forward converter[J].Proceedings of the CSEE,2004,24(12):38-42(in Chinese).
[7]	LIANG Y Ch,YAN Y G.Isolated interleaving two-transistor forward boost converter[J].Journal of Nanjing University of AeronauticsAstronautics,2004,36(5):600-605(in Chinese).
[8]	CHEN J,KANG Y.Power electronics[M].3rd ed.Beijing:Higher Education Press,2011:139-158(in Chinese).
[9]	SHI Q X,LU Y D.Analysis on harmonic of three-phase full-bridge rectifier circuit and countermeasure[J].North China Electric Power,2010(11):7-10(in Chinese).
[10]	BILLINGS K,MOREY T.Switchmode power supply handbook[M].3rd ed.Beijing:PostsTelecom Press,2012:224-225(in Chinese).
[11]	NI Zh R.Fast starting control method of a full bridge converter[J].Industrial Control Computer,2014,27(5):147-149(in Chinese).
[12]	MA X M,CHEN X,WANG Zh,et al.A new flexible solid-state laser power supply based on CUK converter[J].Laser Technology,2006,30(2):116-118(in Chinese).
[13]	WANG X M,YI G Y,QIU D Y,et al.Analyses of buck-boost converter based on the principle of volt-second balance[J].Journal of ElectricalElectronic Education,2012,34(2):61-64(in Chinese).
[14]	LIU B,HUI Y L,ZHANG X H,et al.High energy and high stability Nd:glass laser[J].Applied Laser,2013,33(3):322-326(in Chinese).
[15]	MA X M,GUO Z J,CAO H B,et al.15kW constant-voltage current-limiting switching power supply for YAG pulse laser[J].Laser Technology,2003,27(5):466-469(in Chinese).

[1]	王志强 , 马新敏 , 王超 , 郭飞 . 两相两重斩波变换的半导体激光器电源研究. 激光技术, 2015, 39(3): 386-390. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.023
[2]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[3]	徐一帆 , 施阳杰 , 邵景珍 , 林颖 , 沈启辉 , 梁勖 . 大功率半导体激光器的高精度脉冲电源设计. 激光技术, 2023, 47(1): 108-114. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.01.017
[4]	马泳 , 林宏 , 冀航 , 董天临 . 基于边缘探测技术的激光单稳频指标分析. 激光技术, 2007, 31(5): 469-472.
[5]	张翔 , 龚心弦 , 丁亚茜 , 王小音 , 金操帆 . 基于嵌入式技术的可控光纤激光脉冲光源. 激光技术, 2016, 40(5): 711-715. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.019
[6]	李慧 , 王志敏 , 张丰丰 , 王明强 , 李家佳 , 崔大复 , 彭钦军 , 许祖彦 . 全固态单频激光技术. 激光技术, 2016, 40(1): 141-147. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.031
[7]	刘斌 , 黄战华 , 蔡怀宇 . 基于差动电路的准连续半导体激光器驱动设计. 激光技术, 2015, 39(2): 166-169. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.004
[8]	汪菲 , 唐霞辉 , 钟理京 , 许成文 , 胡千 , 姚巍 . 基于陶瓷焊接的半导体激光器合束及聚焦研究. 激光技术, 2018, 42(2): 282-288. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.027
[9]	高岚 , 王景峰 , 杨苏辉 , 赵长明 . 激光二极管抽运单块Nd：YAG激光器电源的研制. 激光技术, 2006, 30(6): 664-666.
[10]	赵长明 , 王云石 , 郭陆灯 , 张海洋 , 张子龙 , 张立伟 , 郑征 , 李建 . 激光无线能量传输技术的发展. 激光技术, 2020, 44(5): 538-545. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.003
[11]	马新敏 , 陈潇 , 王振 , 郭泽俊 , 汪鹏 . 一种基于CUK变换器的通用型固体激光电源. 激光技术, 2006, 30(2): 116-118.
[12]	李洪敏 , 左军卫 , 徐健 , 徐一汀 , 彭钦军 , 许祖彦 . 脉冲激光的非相干合成技术研究. 激光技术, 2015, 39(2): 237-241. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.020
[13]	田晓 , 齐兵 . 基于激光冷却技术的中性锶原子特性研究. 激光技术, 2018, 42(4): 536-540. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.019
[14]	薛博文 , 崔敏超 , 汪晨旭 , 缪子繁 , 廖萍 , 赵升吨 . 基于激光技术区分不同金相组织的研究. 激光技术, 2018, 42(6): 806-810. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.015
[15]	张熠星 , 尚建华 , 贺岩 . 机载激光测深技术的研究进展. 激光技术, 2018, 42(5): 588-592. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.002
[16]	王霄 , 季进清 , 张惠中 , 刘会霞 . 基于全息技术的激光透射塑料焊接研究. 激光技术, 2008, 32(5): 510-512.
[17]	赵世杰 , 张鹏 , 张永芹 , 杨玉萍 , 邓勇 . 基于激光回馈效应的多普勒测速技术. 激光技术, 2012, 36(2): 160-164,169. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.004
[18]	曹勇 , 何凯平 , 邵思杰 , 容晓龙 . 基于激光调制技术的射击训练模拟系统. 激光技术, 2012, 36(5): 693-695. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.030
[19]	庞继伟 , 王超 , 蔡玉奎 . 玻璃材料激光加工技术的研究进展. 激光技术, 2021, 45(4): 417-428. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.04.003
[20]	王灿召 , 李丽 , 尚卫东 , 孙建国 , 郭占斌 , 李忠华 . 正分支共焦非稳腔的脉冲固体激光器研究. 激光技术, 2013, 37(4): 441-444. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.006

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交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究

通讯作者: 马新敏, 293313203@qq.com;

作者简介: 王超(1990-),男,硕士研究生,现主要从事光电领域电能变换与控制技术的研究。

1. 华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074

收稿日期: 2015-08-17
录用日期: 2015-10-16
网络出版日期: 2016-09-25

关键词:

摘要: 为了简化半导体激光器电源的电路结构、提升其电能转换效率、实现输出电流的快速动态响应，采用单管正激变换的并联交错技术，设计出一种2kW单级变换的开关型直流驱动电源。测试并分析了电源的静态特性、动态特性及电能转换效率。结果表明，电源的效率高达85%；输出电流0A～100A的上升、下降时间仅为1ms；满载100A工作时，输出电流的纹波系数仅为0.04%。与两级串联结构的半导体激光器电源相比，电源的效率得以提升，输出电流的动态响应速度迅速，满足激光加工的要求。