半导体激光器电源设计技术

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自从激光被发明以后,各种的应用随即发展起来,但真正能应用在消费性电子产品是在半导体激光(或称激光二极体,LaserDiodeLD)发明之后,特别是在1977年发明的面射型激光(VCSEL),因为半导体激光具有轻巧、电光转换效益高、低消耗功率、寿命长、及易由电流来控制其光输出功率、且调制频率可达10GHz以上等特性。这些特性使它可广泛应用于资讯处理、光纤通讯、家电用品等民生消费电子产品上,未来半导体激光将带动另一波的光电消费性电子产业。

半导体激光管LD的电源设计

半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺,但电压和电流特性基本相同。在工作点时,小电压变化会导致激光管电流变化较大。此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求;输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。随着激光器的输出功率不断加大,需要高性能大电流的稳流电源来驱动。为了保证半导体激光器正常工作,需要对其驱动电源进行合理设计。并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展,采用以MOSFET为核心的开关电源出现,开关电源在输出大电流时,纹波过大的问题得到了解决。

半导体激光器的开关电源纹波抑制研究

该电源输出电流为10A,输出电压为12V,主要用于驱动半导体激光器。为减小输出电流纹波,提高激光功率稳定性,研究分析了几种抑制纹波的方法,包括滤波法,多路叠加法等。该电源的设计采用主、副电源的思路,从主电源采集纹波信号反馈给副电源的控制端,从而使主副电源输出叠加后保持较小的输出纹波。通过实验验证该方法可以使纹波系数保持在1%,使得性能有所提高。

近年来,开关电源以其体积小,重量轻,效率高等优点,在工程领域、医疗机构、科学研究等方面有着越来越广泛的应用。本文着重解决一款能输出10A电流12V电压的特殊恒流源的纹波抑制问题,专门用于大功率的半导体激光器驱动。该激光器需求高稳定的光功率输出,激光器输出光功率的稳定性是一个主要参数,半导体激光器的光功率稳定性主要表现在输入电流的稳定性,输入电流的纹波越小光功率稳定性越好。目前,解决开关电源纹波的方法有若干种,各有其优缺点,由于输出电流是10A的大电流,一般的方法不能适用。本文通过对比滤波法提出双路并联法,旨在大电流情况下进一步减小电流输出纹波。

通常开关电源把电网提供的交流电经过整流滤波转变为直流电,开关管的高速开通和关断,就会引起输出电压的波动,在输出回路中的快恢复二极管和电感也会引起输出电压的波动。这些高频低频的波动总和就形成了输出的纹波,包括电压纹波和电流纹波。

开关电源中纹波的来源有很多原因,其中MOS管开通关断所产生的纹波是主要原因之一。当开关管开通关断时都会有一个上升时间和下降时间,这时就会在电路中引起一个同频率的噪声。输出回路上的电感也会随着充电放电产生一个噪声,同时也会有漏感产生。在导线与导线之间,元器件的引脚之间还会存在各种寄生电感也是产生波纹的一个原因。

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半导体激光器电源设计技术

自从激光被发明以后,各种的应用随即发展起来,但真正能应用在消费性电子产品是在半导体激光(或称激光二极体,LaserDiodeLD)发明之后,特别是在1977年发明的面射型激光(VCSEL),因为半导体激光具有轻巧、电光转换效益高、低消耗功率、寿命长、及易由电流来控制其光输出功率、且调制频率可达10GHz以上等特性。