脉冲激光电源的设计与研制

摘要：介绍了一种新型脉冲激光电源的设计与研制，给出了这种电源的电路原理图和调试过程中应注意的问题及一些重要元器件的选择和加工方法。

关键词：脉冲激光电源；设计；调试

Design and Development of Power Supply for Pulse Laser

WANG Shui-ping, WANG Jia-rong

Abstract:A design method of the novel power supply for the pulse laser is introduced. The schematic circuit diagram and the ways how to select and process key components and devices for the power supply are provided. Some of the problems to be considered during debugging is also proposed.

Keywords:Pulse laser power supply; Design; Debugging

1 引言

传统的脉冲激光电源虽然实现了非线性化，取代了老式的线性倍压整流技术，使得整体的转换效率、体积、重量及充放电时间等重要参数均有了较大的改善。另外，非线性激光电源可靠性的不断提高和产品化，使得激光技术的应用又上了一个新的台阶。但是这种非线性激光电源仍然存在着工作频率一直是在20kHz以下，不能进一步提高的缺点，这样，就导致了传统的非线性激光电源的转换效率、体积、重量以及充放电时间等不能改善到理想的状况。同时存在着令人十分烦噪的声频噪声。为了解决这些问题，我们设计和研制成功了一种工作频率在100kHz的非线性脉冲激光电源。

2 电路的组成

脉冲激光电源的原理方框图如图1所示。它由触发电路、主变换器电路和高压充放电电路等三大部分组成。其电路原理图如图2所示。

图1 脉 冲 激 光 电 源 的 原 理 方 框 图

图2 脉 冲 激 光 电 源 电 路 原 理 图

3 电路的工作原理

3.1 触发电路的工作原理

从图2可以看出，触发电路部分主要是由触发指示电路和触发电路组成，具体由IC1的LBI和LBO端，V1、LED、VD1以及K1和K2来完成，当变换器通过变压器T1、二极管VD2和VD3向电容器充电时，取样电路（由R10、R9、W1、W2、W3、R1组成）将其充电电压值反馈给IC1的LBI与VFB端，一旦电压充到所需的电压值时（大约为1kV左右），这时LBI端的电压值将大于1.3V，LBO端就会变为高电平，V1导通，LED变亮，指示出电压已充到可以触发的状态。另外取样电路将反馈信号还送入IC1的VFB端，若反馈信号的电压值≥1.3V时，即刻关断变换器，使高压维持到所需的值上，触发器件由高耐压、大电流的汽车级的晶闸管BT151/800R来担任。

3.2 主变换器的工作原理

主变换器电路主要是由IC1（MAX641/642/643）、变压器T1以及V2等元器件组成的单端反激式升压电路。其电路的核心部分为MAX641/642/643，所以这部分电路的工作原理分析以及MAX641/642/643的技术参数及其应用请查阅文献[1]。这里只给出高频自耦升压变压器的技术资料，以供同行们在制作时参考。铁芯选用4kBEE型铁氧体，骨架选用与铁芯对应配套的EE19型立式骨架，其技术参数如图3所示。

图3 T1变 压 器 的 技 术 参 数