中心議題：

• 激光管(LD)的電源係統構成
• 激光管(LD)的電源工作原理分析

解決方案：

• 增大電感
  
  、減小ton都可以減小紋波
• 采用200kHz的工作頻率

半導體激光管(LD)和he普pu通tong二er極ji管guan采cai用yong不bu同tong工gong藝yi，但dan電dian壓ya和he電dian流liu特te性xing基ji本ben相xiang同tong。在zai工gong作zuo點dian時shi，小xiao電dian壓ya變bian化hua會hui導dao致zhi激ji光guang管guan電dian流liu變bian化hua較jiao大da。此ci外wai電dian流liu紋wen波bo過guo大da也ye會hui使shi得de激ji光guang器qi輸shu出chu不bu穩wen定ding。二er極ji管guan激ji光guang器qi對dui它ta的de驅qu動dong電dian源yuan有you十shi分fen嚴yan格ge的de要yao求qiu；輸出的直流電流要高
、電流穩定及低紋波係數、高gao功gong率lv因yin數shu等deng。隨sui著zhe激ji光guang器qi的de輸shu出chu功gong率lv不bu斷duan加jia大da

，需xu要yao高gao性xing能neng大da電dian流liu的de穩wen流liu電dian源yuan來lai驅qu動dong。為wei了le保bao證zheng半ban導dao體ti激ji光guang器qi正zheng常chang工gong作zuo，需xu要yao對dui其qi驅qu動dong電dian源yuan進jin行xing合he理li設she計ji。並bing且qie隨sui著zhe高gao頻pin、低開關阻抗的MOSFET技術的發展，采用以MOSFET為核心的開關電源出現
，開關電源在輸出大電流時，紋波過大的問題得到了解決。

1係統構成

裝置輸入電壓為24V，輸出最大電流為20A，根據串聯激光管的數量輸出不同電壓。如果采用交流供電，前端應該采用AC／DC作相應的變換。該裝置主要部分為同步DC／DC變換器，其原理圖如圖1所示。

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Vin為輸入電壓，VM1、VM2為MOSFET，VM1導通寬度決定輸出電壓大小
，快恢複二極管和VM2共同續流電路，整流管的導通損耗占據最主要的部分，因此它的選擇至關重要，試驗中選用通態電阻很低的M0SFET。電感、電容組成濾波電路。測量電阻兩端電壓與給定值比較後，通過脈衝發生器產生相應的脈寬，保持負載電流穩定。VM1關斷
，快恢複二極管工作
，快恢複二極管通態損耗大
，VM2接著開通續流，減少係統損耗。

2工作原理

 VM1導通ton時，可得：
，電流紋波為：;VM1關斷，電流通過VD續流
，接著VN2導通。由於VM2的阻抗遠小於二極管阻抗，因此通過VM2續流。VMl
、VN2觸發脈衝如圖2所示。圖2中td為續流二極管導通時間。

二極管消耗的功率為P=VtdI0。一般快恢複二極管壓降0．4V，當電流20A時，二極管消耗功率為0．8W。如采用MOSFET，則消耗的功率將小很多。本實驗采用威世半導體公司的60A的MOSFET，其導通等效電阻為0．0022Ω。當電流為20A時，消耗功率約為0．088W。

由電流紋波公式可知
，增大電感、減小ton都可以減小紋波。為了不提高電感容量，實驗中采用200kHz的工作頻率，其中電感選用4．8-μH，根據公式可得激光管壓降2V時紋波電流約為1000mA。

係統采用了電流負反饋電路，以適應激光二極管的要求。當負載變化，電流略大於給定電流時，減小ton寬度，電壓降低。電流略小於給定電流時，增加ton寬度，這樣可以維持電流穩定。圖3所示為脈衝發生器結構。

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圖3中，R1，R2為電壓測量電阻，Rc為電流測量電阻。調節R1可以設定最大輸出電壓。Rc限製最大輸出電流。當最大電壓或電流其中一個達到給定值，則脈衝寬度最大。這樣可以保證負載正常工作。
其仿真結果如圖4所示。


3實驗結果

實驗曲線如圖5所示
，實驗數據為輸入電壓12V
，輸出電壓2V左右
，測量電阻0．0025Ω，最大輸出電流20A。


實驗中用50A的2個二極管串聯作為負載，輸入電壓12V時，不同電流下輸出及效率如表1所示。