紧凑型激光电源的制作方法

本实用新型属于电源领域。更具体地说，本实用新型涉及一种紧凑型激光电源。

背景技术：

随着科技的发展，激光器在各个领域的使用越来越广泛，比如测距、制导、雷达或者通信，为了提高使用的方便性，机载激光器脉冲驱动电源要求电源本身的小体积、轻重量和高效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种紧凑型激光电源，其包括：

整流电路，其输入端连接至三相交流电源，且所述整流电路用于将三相交流电源的交流电转换为直流电；

四个隔离稳压DC-DC转换器，其输入端连接至所述整流电路的输出端，所述四个隔离稳压DC-DC转换器包括：

将经过降压的直流电输出至两路并联激光器驱动电路的第一DC-DC转换器，每路所述激光器驱动电路采用PWM脉冲宽度调制的方式对所述经过降压的直流电进行处理，并为激光器提供电源；

两个第二DC-DC转换器，其并联输出且为热控部件和晶体部件提供电源；

第三DC-DC转换器，其为声光调制部件提供电源，且所述第三DC-DC转换器还外接至一控制板并为所述控制板提供电源。

优选的是，所述的紧凑型激光电源中，

所述交流电的电压为200V，所述整流电路将其转换为270V的直流电；

所述激光器的负载为直流或者脉冲为10％～90％占空比，重频50HZ～1500HZ，所述激光器的输入电压为+48V，输入电流为6A；

热控部件和晶体部件的输入电压+48V，输入电流16A；

声光调制部件的输入电压+24V，输入电流3.3A；

控制板的输入电压为+24V，输入电流为1A。

优选的是，所述的紧凑型激光电源中，所述激光器驱动电路包括：

控制器，其用于接收DC-DC传来的直流电数字信号；

驱动电流设置电路，其通过双通道数模转换器和IIC总线接收控制器传来的直流电数字信号并通过隔离电路和D/A转换电路将所述直流电数字信号转换为激光器所需的模拟电压信号，同时将所述模拟电压信号输出至所述控制器；

恒流电路，其包括与所述控制器连接的分压电路和过压保护电路，且所述恒流电路接收所述控制器输出的模拟电压信号，并将其处理为恒流电流信号；

电流脉冲成型电路，其与所述控制器和所述恒流电路电连接，且所述电流脉冲成形电路用于接收所述控制器发出的PWM信号和所述恒流电路输出的恒流电流信号并根据所述PWM信号和恒流电流信号生成脉冲电流；

和输出电流电压检测电路，其用于检测所述电流脉冲成形电路的输出电流和输出电压；

其中，所述电流脉冲成型电路上连接有两个MOS驱动管；所述分压电路连接于所述控制器的输出端和FB引脚之间；所述电流脉冲成型电路包括：连接在所述控制器RT脚上的外部电阻器，或者所述控制器的SYNC引脚和外部时钟。

优选的是，所述的紧凑型激光电源中，四个所述隔离稳压DC-DC转换器和两个所述大功率MOS管设置在铝合金外壳上。

优选的是，所述的紧凑型激光电源中，所述紧凑型激光电源中的正负电源线采用多股双铰连接。

优选的是，所述的紧凑型激光电源中，所述紧凑型激光电源采用多层电路板和高导热铝底板固定。

本实用新型实现了一种小体积，轻重量的紧凑型激光特种电源供电及监测。本电源是将三相三线制(电压200VAC400Hz)的交流电，通过整流电路转换为270V直流母线，再分别转换为2路独立隔离+48VDC/6A脉冲或直流恒流输出，提供给负载为直流或者脉冲为10％～90％占空比，重频50HZ～1500HZ的激光器使用。1路隔离声光调制电源输出+24VDC/5A供给Q开关实现激光输出的脉冲成形。控制板用电部分从声光调制电源中经隔离变换供给。1路隔离热控电源及晶体电源共用+48VDC/16A对激光器实现精密温控供电。分两路激光组件现采用成熟的VICOR高效率的电源模块MDCM系列及VI-HAM-IL功率因数控制系列产品，效率高达93％。本电源组件设计为多层电路板加高导热铝底板，能提供很好的热传递和改进产品可靠性。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型提供的紧凑型激光电源的结构示意图；

图2为本实用新型提供的紧凑型激光电源中的激光器驱动电路图；

图3为本实用新型提供的紧凑型激光电源的脉冲上升沿仿真波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本实用新型提供一种紧凑型激光电源，其包括：

整流电路，其输入端连接至三相交流电源，且所述整流电路用于将三相交流电源的交流电转换为直流电；

四个隔离稳压DC-DC转换器，其输入端连接至所述整流电路的输出端，所述四个隔离稳压DC-DC转换器包括：

将经过降压的直流电输出至两路并联激光器驱动电路的第一DC-DC转换器，每路所述激光器驱动电路采用PWM脉冲宽度调制的方式对所述经过降压的直流电进行处理，并为激光器提供电源；

两个第二DC-DC转换器，其并联输出且为热控部件和晶体部件提供电源；

第三DC-DC转换器，其为声光调制部件提供电源，且所述第三DC-DC转换器还外接至一控制板并为所述控制板提供电源。

所述的紧凑型激光电源中，

所述交流电的电压为200V，所述整流电路将其转换为270V的直流电；

所述激光器的负载为直流或者脉冲为10％～90％占空比，重频50HZ～1500HZ，所述激光器的输入电压为+48V，输入电流为6A；

热控部件和晶体部件的输入电压+48V，输入电流16A；

声光调制部件的输入电压+24V，输入电流3.3A；

控制板的输入电压为+24V，输入电流为1A。

如图2所示，所述的紧凑型激光电源中，所述激光器驱动电路包括：

控制器，其用于接收DC-DC传来的直流电数字信号；

驱动电流设置电路，其通过双通道数模转换器和IIC总线接收控制器传来的直流电数字信号并通过隔离电路和D/A转换电路将所述直流电数字信号转换为激光器所需的模拟电压信号，同时将所述模拟电压信号输出至所述控制器；

恒流电路，其包括与所述控制器连接的分压电路和过压保护电路，且所述恒流电路接收所述控制器输出的模拟电压信号，并将其处理为恒流电流信号；

电流脉冲成型电路，其与所述控制器和所述恒流电路电连接，且所述电流脉冲成形电路用于接收所述控制器发出的PWM信号和所述恒流电路输出的恒流电流信号并根据所述PWM信号和恒流电流信号生成脉冲电流；

和输出电流电压检测电路，其用于检测所述电流脉冲成形电路的输出电流和输出电压。所述控制器为LT3763降压控制芯片。

所述电流脉冲成型电路上连接有两个MOS驱动管；所述分压电路连接于所述控制器的输出端和FB引脚之间；

所述电流脉冲成型电路包括：

连接在所述控制器RT脚上的外部电阻器；

或者所述控制器的SYNC引脚和外部时钟。

所述的紧凑型激光电源中，四个所述隔离稳压DC-DC转换器和两个所述大功率MOS管设置在铝合金外壳上。

所述的紧凑型激光电源中，所述紧凑型激光电源中的正负电源线采用多股双铰连接。

所述的紧凑型激光电源中，所述紧凑型激光电源采用多层电路板和高导热铝底板固定。

48V/500W模块及后面电路的作用是将直流母线上的270V直流电，通过DC-DC转换，转换成48V输出的直流电，对激光器实现精密温控供电，控制板是用来实现对电源系统的电流和脉冲参数设置、输出电流电压检测和温度检测及激光输出状态的控制。

LD用电源：

采用VICOR的与DCM300P480x500A40组合，单路额定输出功率500W。+48V输出电压再经过LT3763恒流控制输出30V/6A供给LD负载.同步降压型LED驱动器控制器LT3763是LINEAR公司生产的用于LED调光控制，控制LD等的DC-DC变换器,转换效率高达96％.

LT3763是一款固定频率、同步降压型DC/DC控制器，专为准确地调节高达20A的输出电流而设计。平均电流模式控制器将在0V至55V的宽输出电压范围内保持电感器电流调节作用。输出电流由CTRL引脚上的模拟电压和一个外部检测电阻器设定。电压调节和过压保护利用一个连接于输出和FB引脚之间的分压器来设定。开关频率可通过RT引脚上的一个外部电阻器或利用SYNC引脚和一个外部时钟信号在200kHz至1MHz的范围内进行设置。输入和输出电流检测可提供输入电流限制和这些电流的准确测量。FBIN引脚可供那些需要峰值功率跟踪功能的应用之用。

该器件的其他特点包括一个与CTRL引脚配合使用的准确外部基准电压、一个可提供可编程UVLO迟滞的准确UVLO/EN引脚、一个针对LED应用的PWM驱动器、输出电压故障检测和热停机功能.提供超过300W的LED功率，合理的设计功率输出MOS管可实现更在功率的控制。其6V至60V的输入电压范围使该器件非常适用于种类繁多的应用，包括汽车、工业和建筑照明。

声光调制电源:

采用VICOR的DCM300P240x600A40可实现24V/3.3A输出。满足声光调制模块及控制板24V/1A的使用要求，降额达90％。

热控电源与晶体电源:

采用VICOR的两组DCM300P480x500A40并联可实现48V/1000W输出,与实际需求48V/750W降额达87％。

器件选择上，使用供货有质量保证的单位生产的器件，国外器件选择工业级以上的器件并进行降额设计。经过合理布局进行散热，将DC-DC模块和大功率MOS管等发热器件分布安装在铝合金外壳上，使电源易于散热。保证工作的可靠性。

连接器的选择采用航空系统使用的连接器，正负电源线多股双铰连接,并有50％的电流降额,结构设计采用铝合金外壳。保证支撑和安装强度。安装可靠，使用过程中振动无故障。

要解决的问题：机载激光器脉冲驱动电源要求实现电源本身的小体积、轻重量和高效率的要求。为了实现这些要求，我们在电源电路设计中采用VICOR高效率的晶圆DCM系列进行设计，激光驱动部分采用PWM调制方式达到脉冲恒流要求。

脉冲恒流驱动电路仿真分析

根据对PWM方式脉冲恒流单元的模拟分析，我们拟采用如下方式实现激光二极管的恒流脉冲驱动。在该电路图中，通过控制限流电压和限流电压加载方式、激光二极管的脉冲产生方式实现激光二极管的恒流驱动。

根据以前的脉冲恒流源技术方案，在陡上升电压脉冲加载情况下，可以得到在激光二极管的驱动电流波形的上升沿为

t_r＝2.2L/R_dyn＝2.2×0.11/0.011＝22μs。

由于要考虑基准匹配，恒流基准的上升时间要和驱动电流波形的上升沿要匹配。

从图3可以得到结论，本设计可以达到相应的性能要求。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。