半导体激光器重复频率脉冲功率电源分析

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1、华中科技大学硕士学位论文本文研究课题受到：国家自然科学基金项目“串联谐振高压电容器充电电源关键技术研究”（项目批准号为：51107050）的资助。谨致谢意！4万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着半导体技术的不断发展，半导体激光器装置在军事行业、制造行业、计算机行业、电子通信行业、生物行业、医疗行业等领域广泛的应用，半导体激光器电源作为供能量的部分，是半导体激光器装置不可或缺的一部分。本文基于给出的技术指标，围绕用于半导体激光器的重复频率脉冲功率电源开展了系列研究。首先制定了将电源主电路分成三个部分的方案：前级电路（三相整流器和电容器组合整流电路）、中间级电路（移相全桥

2、ZVS变换器）、后级电路（电流脉冲发生电路）。前级电流电路将三相交流电整流为直流点为中间级电路提供电；中间级电路可以平稳地向后级电路输送功率，也就是说中间级电路以恒功率状态工作；后级电路通过滞环在内部产生恒定的电流并且在内部形成续流回路，通过控制开关管输出重复频率的电流脉冲。本文较为详细地分析了电源主电路的工作原理，给出了电源电路中元件参数选型的方法，并依照方法进行了设计。重点对中间级电路（移相全桥ZVS变换器）进行了数学建模，得到了开环传递函数。提出了三种控制方法：恒电压充电模式、恒电流充电模式、恒功率充电模式，运用该三种控制方法对中间级电路和后级电路进行了仿真，验证了

3、控制方法的正确性，并比对了三种控制方法各自的优缺点。搭建硬件平台、编制控制程序、设计上位机界面进行了实验，得到了实验结果，证明了课题设计方案的有效性。并分析实验结果，对设计方案经行了优化。关键字：重频电源，移相全桥，恒功率控制I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofsemiconductortechnology,semiconductorlaserdeviceinthefieldofmilitaryindustry,manufacturingindustry,computerindustry,elect

4、roniccommunicationsindustry,biotechnologyindustry,medicalindustryandotherwidelyusedpowersemiconductorlasersforenergyaspartofasemiconductorlaserdevicemaynotintegralpartofit.Basedonthetechnicalspecificationsgivenaroundrepetitionratepulsedpowersupplyforsemiconductorlaserstocarryoutaseriesofs

5、tudies.Firstformulatedthemaincircuitisdividedintothree-partprogram:front-endcircuit(three-phaserectifierandcapacitorcombinationrectifiercircuit),themiddle-classcircuit(phase-shiftedfull-bridgeZVSconverters),post-stagecircuit(currentpulsegeneratingcircuit).Pre-currentcircuitwillprovidethre

6、e-phaseACpowertoDCrectifiercircuitpointofthemiddleclass;intermediate-levelcircuitcanbesmoothlytransportedbackstagecircuitpower,thatmiddle-classstateofconstantpowercircuittowork;laterstagecircuitbyhysteresisinternallygeneratedconstantcurrentandformedinsidefreewheelingcircuitcurrentpulsethr

7、oughthecontrolswitchoutputrepeatfrequency.Inthispaper,amoredetailedanalysisoftheworkingprincipleofthepowerofthemaincircuit,themethodgivesthepowercircuitcomponentparameterselection,andhasbeendesignedinaccordancewiththemethod.Focusonmiddle-classcircuit(phase-shiftedfu