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用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路的制作方法

文檔序號:7190130閱讀:1227來源:國知局
專利名稱:用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及用于光纖激光器的電源,具體涉及用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動
電路。
背景技術(shù)
調(diào)Q雙包層光纖激光器由于價格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、線寬窄、波長可調(diào)諧等 眾多的優(yōu)點,在很多領(lǐng)域如遙感、測距、醫(yī)療、軍事、工業(yè)加工、非線性光學(xué)應(yīng)用等有著廣泛 應(yīng)用。 目前光纖激光器功率控制都是通過調(diào)節(jié)泵浦激光二極管的電流來實現(xiàn)。 一般來說 激光二極管的驅(qū)動電路都是采用恒流控制下的開關(guān)電源,即通過采集泵浦激光二極管上的 電流,然后與一個設(shè)定好的基準(zhǔn)參考點比較,再經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器后送入P麗控制芯片,控制 開關(guān)電源的導(dǎo)通脈寬,從而實現(xiàn)一個穩(wěn)定的電流輸出。在許多光纖激光器的應(yīng)用領(lǐng)域,例如 工業(yè)打標(biāo),都需要激光器不停地開關(guān)激光。 一般情況下關(guān)閉電流采用關(guān)閉P麗控制芯片,或 者直接降低參考基準(zhǔn)的方式。但是由于恒流控制下的電流環(huán)路響應(yīng)速度問題,往往泵浦激 光二極管的電流不能很快的跟隨控制信號的速度,導(dǎo)致打標(biāo)的效果不好。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,提出的一種光纖激光器電 源。當(dāng)外圍控制信號施加在激光器電源時,該電源可以提供快速的電流開通和關(guān)斷,并且在 關(guān)斷期間為泵浦激光二極管提供一定的低電流,從而對泵浦激光二極管快速開關(guān)起到保護 作用。 本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是 用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路,包括直流電源1、開關(guān)管2和功率電阻3,其中 開關(guān)管2與功率電阻3并聯(lián),并聯(lián)后的一端接在直流電源1輸出端的負極,另外一端接負載 4的負極,負載4的正極與直流電源1輸出端的正極相連。 所述的開關(guān)管2采用絕緣柵型場效應(yīng)管、三極管或者絕緣柵雙極晶體管。 所述的直流電源1由濾波儲能電容101、二個電容(102,103),二個開關(guān)管(104, 105)、變壓器106、二極管107、濾波電感108、濾波電容109、電解電容110構(gòu)成,電容102的 一端以及開關(guān)管104的漏極與濾波儲能101的正極相連,另一電容103的一端與另一開關(guān) 管105的源極與濾波儲能電容101的負極相連,兩個電容(102, 103)相連后并與變壓器106 的一端相連;開關(guān)管104源極與另一開關(guān)管105漏極相連后并與變壓器的另外一端相連; 變壓器106的副邊中心抽頭為直流電源的負極,變壓器106另外兩個端子分別接在二極管 107的兩個陽極;二極管107的陰極與濾波電感108的一端相連;濾波電感的另外一端分別 與濾波電容109和電解電容110的正極相連;濾波電容109的另外一端和電解電容110的 負極與變壓器106中心抽頭相連。濾波儲能電容101作為儲能和濾波器件,提供一個穩(wěn)定 的直流輸入,電容102和電容103是高頻特性比較好的金屬化薄膜電容器,可以工作在高頻的開關(guān)狀態(tài);開關(guān)管104和開關(guān)管105是可以工作在高頻開關(guān)狀態(tài)下的開關(guān)管;開關(guān)管2連 接在直流電源1之后的負極,然后與負載(激光器泵浦源)4的負極相連,并且在開關(guān)管2 的漏級和源級之間并聯(lián)有功率電阻3。通過控制開關(guān)管2的導(dǎo)通與關(guān)斷可以快速調(diào)制負載 4也就是激光器泵浦源的電流。 開關(guān)管2的源極和漏極接在直流電源1與負載4之間,由于開關(guān)管的高頻開關(guān)特 性,通過對開關(guān)管2柵極的電壓控制,可以實現(xiàn)開關(guān)管2的快速開通與關(guān)斷,從而達到對于 負載所加電流的快速開通與關(guān)斷。 功率電阻3,其功率大于1/4W,小于50W,并聯(lián)在功率控制開關(guān)管2的源極與漏極兩 端,該電阻的作用主要有兩個一是在開關(guān)管2關(guān)斷時吸收由于線路電感效應(yīng)造成的電壓 尖峰,防止電壓尖峰損壞負載4,負載4也就是激光器泵浦源,二是在開關(guān)管2關(guān)斷期間形成 一個通路,以便負載4在不工作的狀態(tài)下維持一個低電流狀態(tài)。 采用了以上方案,在快速開關(guān)負載電流的時候,采用了高速開關(guān)特性的開關(guān)管,由 于其優(yōu)良的高頻特性,能夠適應(yīng)快速的開關(guān)動作,同時由于在場效應(yīng)管關(guān)斷期間,開關(guān)電源 的輸出側(cè)始終保持比較高的電壓,因此當(dāng)開關(guān)管開通時,負載電流能夠以很快的速度上升 到最高點,從而提高了電流的響應(yīng)速度。另外,由于并聯(lián)在開關(guān)管兩端的電阻的作用,開關(guān) 管關(guān)斷時該電阻可以提供一個通路,減小因線路電感關(guān)斷造成的電壓尖峰,防止該尖峰過 大損壞泵浦激光二極管,另一方面該電阻還可以為泵浦激光二極管在場效應(yīng)管關(guān)斷期間提 供一個閾值電流以下的低電流,延長泵浦激光二極管的使用壽命。

圖1為本實用新型實施例的電路示意圖。
具體實施方式
如圖1所示,本實用新型包括直流電源1、開關(guān)管2和功率電阻3,其中開關(guān)管2與 功率電阻3并聯(lián),并聯(lián)后的一端接在直流電源1輸出端的負極,另外一端接負載4的負極, 負載4的正極與直流電源1輸出端的正極相連。 所述的直流電源1由濾波儲能電容101、二個電容(102,103),二個開關(guān)管(104, 105)、變壓器106、二極管107、濾波電感108、濾波電容109、電解電容110構(gòu)成,電容102的 一端以及開關(guān)管104的漏極與濾波儲能101的正極相連,另一電容103的一端與另一開關(guān) 管105的源極與濾波儲能電容101的負極相連,兩個電容(102, 103)相連后并與變壓器106 的一端相連;開關(guān)管104源極與另一開關(guān)管105漏極相連后并與變壓器的另外一端相連; 變壓器106的副邊中心抽頭為直流電源的負極,變壓器106另外兩個端子分別接在二極管 107的兩個陽極;二極管107的陰極與濾波電感108的一端相連;濾波電感的另外一端分別 與濾波電容109和電解電容110的正極相連;濾波電容109的另外一端和電解電容110的 負極與變壓器106中心抽頭相連。 其中濾波儲能電容101、電容102、電容103、開關(guān)管104、開關(guān)管105和變壓器106 構(gòu)成一個半橋電路,將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)化為高頻交流。二極管107將高頻交流整流為脈 動直流。濾波電感108和濾波電容109、電解電容110構(gòu)成濾波電路,將脈動直流濾為平滑 穩(wěn)定的直流。[0016] 圖1所示的開關(guān)管2采用的是絕緣柵型場效應(yīng)管,直流電源1的負極與絕緣柵型 場效應(yīng)管2的源極相連,絕緣柵型場效應(yīng)管2的漏極接在負載4的負端。功率電阻3接在 絕緣柵型場效應(yīng)管2的源極和漏極之間。當(dāng)需要有激光功率輸出也就是需要向負載4施加 電流的時候,在絕緣柵型場效應(yīng)管2的柵極上施加一定的電壓使得絕緣柵型場效應(yīng)管2處 于飽和導(dǎo)通狀態(tài)即開通絕緣柵型場效應(yīng)管2,此時負載4上電流將會迅速上升到所要求的 值。當(dāng)需要關(guān)閉激光輸出時,只需要撤掉絕緣柵型場效應(yīng)管2柵極上的電壓,就可以使絕緣 柵型場效應(yīng)管2處于截止?fàn)顟B(tài),這時由于功率電阻3的作用,關(guān)斷時線路電感造成的電壓尖 峰被大大削弱,同時負載4(泵浦激光二極管)上仍然會有一較小的電流流過負載。這個較 小的電流值由于沒有達到泵浦激光二極管出光的閾值,因此不會發(fā)出激光。但是由于存在 著這以微小電流,可以提高激光二極管在快速開關(guān)工作狀態(tài)下的工作壽命。 圖l所示的開關(guān)管2采用的是絕緣柵型場效應(yīng)管,但也可以采用三極管或者絕緣 柵雙極晶體管。絕緣柵型場效應(yīng)管、三極管、絕緣柵雙極晶體管的共同點在于都可以通過施 加一定的電壓控制或者電流控制,而工作在飽和導(dǎo)通或者截止?fàn)顟B(tài),從而起到接通或者分 斷電路的作用。 圖1所示的直流電源l,也可以是其他類型的直流可調(diào)電源,例如其他拓撲結(jié)構(gòu)的 開關(guān)電源或者線性穩(wěn)壓電源。這些電源的共同特征是,可以輸出一個穩(wěn)定的直流電壓,并且 可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其輸出電壓。 本實用新型在電路上只需要增加一個開關(guān)管和一個電阻,就可以實現(xiàn)快速的電流 控制,實現(xiàn)方法簡單、可靠。
權(quán)利要求用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路,包括直流電源(1)、開關(guān)管(2)和功率電阻(3),其中開關(guān)管(2)與功率電阻(3)并聯(lián),并聯(lián)后的一端接在直流電源(1)輸出端的負極,另外一端接負載(4)的負極,負載(4)的正極與直流電源(1)輸出端的正極相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路,其特征在于所述的開 關(guān)管(2)采用絕緣柵型場效應(yīng)管、三極管或者絕緣柵雙極晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路,其特征在于所述 的直流電源(1)由濾波儲能電容(101)、二個電容(102,103),二個開關(guān)管(104,105)、變壓器ao6)、二極管ao7)、濾波電感ao8)、濾波電容a09)、電解電容(no)構(gòu)成,電容(102)的一端以及開關(guān)管(104)的漏極與濾波儲能電容(101)的正極相連,另一電容(103)的一 端與另一開關(guān)管(105)的源極與濾波儲能電容(101)的負極相連,兩個電容(102,103)相 連后并與變壓器(106)的一端相連;開關(guān)管(104)源極與另一開關(guān)管(105)漏極相連后并 與變壓器的另外一端相連;變壓器(106)的副邊中心抽頭為直流電源的負極,變壓器(106) 另外兩個端子分別接在二極管(107)的兩個陽極;二極管(107)的陰極與濾波電感(108) 的一端相連;濾波電感的另外一端分別與濾波電容(109)和電解電容(110)的正極相連; 濾波電容(109)的另外一端和電解電容(110)的負極與變壓器(106)中心抽頭相連。
專利摘要本實用新型涉及用于光纖激光器泵浦源的驅(qū)動電路,包括直流電源、開關(guān)管和功率電阻,其中開關(guān)管與功率電阻并聯(lián),并聯(lián)后的一端接在直流電源輸出端的負極,另外一端接負載的負極,負載的正極與直流電源輸出端的正極相連。通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷可以快速調(diào)制激光器泵浦源的電流。本實用新型提高了激光器功率控制的響應(yīng)速度,從而可以適應(yīng)高速打標(biāo)、切割等系統(tǒng),提高生產(chǎn)效率,并且延長泵浦激光二極管的使用壽命。
文檔編號H01S3/067GK201466465SQ20092008766
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者劉曉旭, 李喬, 李 杰, 李立波, 閆大鵬, 閔大勇 申請人:武漢銳科光纖激光器技術(shù)有限責(zé)任公司
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