專利名稱：半導(dǎo)體泵浦激光器一體化控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體泵浦激光器一體化控制器。
背景技術(shù)：
激光聚光腔、驅(qū)動(dòng)電源、Q開關(guān)、LED模塊是半導(dǎo)體泵浦激光器的核心。由 于LED模塊作為光源，采用外購，LED驅(qū)動(dòng)電源和Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源又是重中之重。 中國由于半導(dǎo)體工業(yè)相對落后國外較多，又受到國外進(jìn)口的限制，因而研制開 發(fā)全固態(tài)激光器的起步較晚，還處于實(shí)驗(yàn)室水平。其中一個(gè)主要原因是驅(qū)動(dòng)電 源與國外技術(shù)水平差距較大，特別在半導(dǎo)體端面泵浦固體激光器驅(qū)動(dòng)電源這一 方面與國外的差距更大，基本上是一片空白。現(xiàn)有國產(chǎn)半導(dǎo)體激光器的Q開關(guān) 驅(qū)動(dòng)電源，LED模塊的驅(qū)動(dòng)電源借用普通的工控開關(guān)電源，無專業(yè)電源產(chǎn)品銷售。 進(jìn)口的Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源價(jià)格昂貴，LED驅(qū)動(dòng)電源也與業(yè)界主流控制軟件接口不匹 配。
常規(guī)工業(yè)控制輔助電源改制的電源不能完全滿足激光器驅(qū)動(dòng)的特殊要求。不 具備數(shù)控功能，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并且手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)容易損害昂貴的LED模塊。 電源的EMC、可靠性指標(biāo)欠佳，電源的穩(wěn)壓精度也不高，影響了聯(lián)調(diào)效果，往往 造成激光器不穩(wěn)定的誤導(dǎo)，對激光器本身的研究和產(chǎn)業(yè)化起不了支撐作用。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種將LED驅(qū)動(dòng)電源和Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源集成設(shè) 計(jì)為半導(dǎo)體端面泵浦激光器提供專用驅(qū)動(dòng)電源的半導(dǎo)體泵浦激光器一體化控制 器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于包括一個(gè)將交流電變換成穩(wěn)定的高壓直流電的 PFC電路;一個(gè)將PFC電路的高壓直流電變換為穩(wěn)定的直流電輸出的DC/DC電路; 一個(gè)輸出脈沖信號(hào)的RF功放電路； 一個(gè)對PFC電路的輸出電壓/電流進(jìn)行監(jiān)測 并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對DC/DC電路的輸出電壓/電流進(jìn)行控制的、對RF功放電路的 脈沖的波形和頻率監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對脈沖的波形和頻率進(jìn)行調(diào)制的輸出監(jiān)
測調(diào)制電路； 一個(gè)給PFC電路、DC/DC電路、RF功放電路和輸出監(jiān)測調(diào)制電路 供電的輔助電源。
本實(shí)用新型將Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源、LED模塊驅(qū)動(dòng)電源集成設(shè)計(jì)，為我國半導(dǎo)體 泵浦激光器及驅(qū)動(dòng)電源的產(chǎn)業(yè)化打下相應(yīng)的基礎(chǔ)，充分考慮到激光加工設(shè)備單 機(jī)的需要，產(chǎn)品可以配套國內(nèi)所有相同功率等級(jí)的激光加工設(shè)備，可廣泛應(yīng)用 于科研領(lǐng)域、加工領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、演示領(lǐng)域等，具有很高的市場價(jià)值。填補(bǔ) 由于國內(nèi)暫無滿足半導(dǎo)體泵浦激光器配套市場的LED和Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)一體化激光 電源的市場空白。
本實(shí)用新型將通信電源技術(shù)引入到激光電源，在整流模塊的設(shè)計(jì)中采用 有源功率因數(shù)矯正(APFC)技術(shù)，功率因數(shù)(PF)達(dá)0.98。采用通信技術(shù)中最 可靠的雙管正激變換器技術(shù)，保證激光電源工作時(shí)的高可靠性；超低壓同步整 流VS磁飽和放大器技術(shù)對比研究超低壓同步整流技術(shù)和磁飽和放大器技術(shù)， 選擇符合端面泵浦激光器驅(qū)動(dòng)電源的效率要求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；將采用通信電源技 術(shù)，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，在EMC指標(biāo)要求上，比國外同類產(chǎn)品更具競爭力；具備輸入 過欠壓保護(hù)、輸出過欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)、防雷擊、軟 啟動(dòng)、防反接等保護(hù)，有效提高電源和激光器的可靠性，防止出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí) 激光失控的現(xiàn)象。以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。

圖1為本實(shí)用新型的模塊功能框圖。 圖2為本實(shí)用新型PFC電路框圖。 圖3為本實(shí)用新型DC/DC電路部分框圖。
具體實(shí)施方式

圖1中，包括一個(gè)將交流電變成穩(wěn)定的高壓直流電的PFC電路1; 一個(gè)將PFC 電路1的高壓直流電變換為穩(wěn)定的直流電輸出的DC/DC電路2; —個(gè)輸出脈沖信 號(hào)的RF功放電路3， RF功放電路3包含混頻器、RF電子衰減開關(guān)、功率放大、 駐波比監(jiān)測等； 一個(gè)對PFC電路1的輸出電壓/電流進(jìn)行監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對 DC/DC電路2的輸出電壓/電流進(jìn)行控制的、對RF功放電路3的脈沖的波形和頻
率監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對脈沖的波形和頻率進(jìn)行調(diào)制的輸出監(jiān)測調(diào)制電路4; 一 個(gè)給PFC電路1、 DC/DC電路2、 RF功放電路3和輸出監(jiān)測調(diào)制電路4供電的輔 助電源5。輔助電源采用由3844構(gòu)成的單端反激電路，實(shí)現(xiàn)三路隔離輸出，其 中原邊一路+15v，副邊兩路(+15V，-5V;+5V)。
本實(shí)施例模塊按功能可分為輸入EMI濾波及軟啟動(dòng)、PFC電路1、 DC/DC電路2、 監(jiān)控單元等部分。其監(jiān)控接口部分包括l電源模塊與監(jiān)控模塊的通信接口 RS485通信波特率9600bps。 2電源模塊內(nèi)部模塊監(jiān)控單元和模塊控制間的信號(hào) 類型模塊保護(hù)信號(hào)(輸入過/欠壓，過熱)開關(guān)量信號(hào)，高電平有效，由模
塊監(jiān)控單元從模塊控制單元讀入。模塊故障信號(hào)(輸出過壓，原邊過流，面板
關(guān)機(jī))開關(guān)量信號(hào)，高電平有效，由模塊監(jiān)控單元從模塊控制單元讀入。3 模塊輸出電壓信號(hào)由模塊控制單元輸出1"4V直流電壓信號(hào)，線性對應(yīng)O—Vmax
模塊輸出電壓。模塊輸出電壓測量精度1%; 4模塊輸出電流信號(hào)由模塊控制
單元輸出0-4V直流電壓信號(hào)，線性對應(yīng)O—Imax模塊輸出電流。模塊輸出電流測
量精度1%。模塊關(guān)機(jī)控制信號(hào)開關(guān)量信號(hào)，高電平有效，模塊監(jiān)控單元輸出。 模塊監(jiān)控正常信號(hào)開關(guān)量信號(hào)，高電平有效，模塊監(jiān)控單元輸出。5調(diào)壓信
號(hào)VPWM : l-4V模擬信號(hào)，模塊監(jiān)控單元輸出，線性對應(yīng)OV—Vmax輸出電壓。 6限流信號(hào)IPWM: 0-4V模擬信號(hào)，模塊監(jiān)控單元輸出，線性對應(yīng)O—Imax輸出電流。
圖2中，PFC部分采用33368作為控制芯片。單相有源功率因數(shù)修正電路是 在滿足有關(guān)功率因數(shù)和輸入諧波標(biāo)準(zhǔn)的條件下，將輸入的交流電變換為高壓直 流電輸出。模塊中選擇33368控制的單相PFC方案。PFC電路可采用公知的PFC電路。
圖3中，為本實(shí)用新型DC/DC電路部分框圖，DC/DC部分采用電壓型控制芯片 3525作為主控制芯片。DC/DC部分的功能是將440V的高壓直流電變換為額定0-2V 輸出的低壓直流電，該部分主電路選擇在雙管正激電路?？刹捎霉腄C/DC電 路。
交流市電進(jìn)入整流模塊后，經(jīng)過EMI濾波和軟啟動(dòng)部分，加到整流橋的輸入 端，整流橋之后為采用基本Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PFC電路l，經(jīng)過PFC電路1得到穩(wěn)定
的高壓直流電。DC/DC電路2在PWM控制下，將高壓直流電變換為48V的直流電輸 出。在控制和保護(hù)電路的作用下，模塊具有輸入軟啟動(dòng)、輸入過欠壓保護(hù)、輸 出過壓保護(hù)、限流保護(hù)、短路回縮保護(hù)、過溫保護(hù)、PFC輸出異常保護(hù)、輸入輸 出熔斷器保護(hù)、并聯(lián)均流等保護(hù)和功能，為監(jiān)控提供模塊類型信號(hào)、保護(hù)信號(hào)、 故障信號(hào)、模塊輸出電壓電流信號(hào)，還能通過監(jiān)控單元完成設(shè)置模塊輸出電壓、 輸出限流點(diǎn)、遙控開關(guān)機(jī)、激光輸出頻率調(diào)制等功能。
本實(shí)施例的負(fù)載調(diào)整率《0.4%;電網(wǎng)調(diào)整率《0. 1%;功率因數(shù)X).98;輸 出(DC),電壓O——2v可調(diào)，電流O——55A可調(diào)；絕緣電阻^1MQ;耐壓試驗(yàn) 1500V/lmin無擊穿無飛??；穩(wěn)壓精度《0. 5%。
權(quán)利要求1、一種半導(dǎo)體泵浦激光器一體化控制器，其特征在于包括一個(gè)將交流電變換成穩(wěn)定的高壓直流電的PFC電路(1)；一個(gè)將PFC電路(1)的高壓直流電變換為穩(wěn)定的直流電輸出的DC/DC電路(2)；一個(gè)輸出脈沖信號(hào)的RF功放電路(3)；一個(gè)對PFC電路(1)的輸出電壓/電流進(jìn)行監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對DC/DC電路(2)的輸出電壓/電流進(jìn)行控制的、對RF功放電路(3)的脈沖的波形和頻率監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對脈沖的波形和頻率進(jìn)行調(diào)制的輸出監(jiān)測調(diào)制電路(4)；一個(gè)給PFC電路(1)、DC/DC電路(2)、RF功放電路(3)和輸出監(jiān)測調(diào)制電路(4)供電的輔助電源(5)。
專利摘要一種半導(dǎo)體泵浦激光器一體化控制器，包括一個(gè)將交流電變成穩(wěn)定的高壓直流電的PFC電路；一個(gè)將PFC電路的高壓直流電變換為穩(wěn)定的直流電輸出的DC/DC電路；一個(gè)輸出脈沖信號(hào)的RF功放電路；一個(gè)對PFC電路的輸出電壓/電流進(jìn)行監(jiān)測并對DC/DC電路的輸出電壓/電流進(jìn)行控制、對RF功放電路的脈沖的波形和頻率監(jiān)測并對脈沖的波形和頻率進(jìn)行調(diào)制的輸出監(jiān)測調(diào)制電路；一個(gè)給上述電路供電的輔助電源。本實(shí)用新型將Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源、LED模塊驅(qū)動(dòng)電源集成設(shè)計(jì)，具備輸入過欠壓保護(hù)、輸出過欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)、防雷擊、軟啟動(dòng)、防反接等保護(hù)，有效提高電源和激光器的可靠性，防止出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)激光失控的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01S5/04GK201204379SQ200820067349
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者敖四芽, 斌 覃, 瑋 譚 申請人:襄樊進(jìn)佳光電科技有限公司