【摘要】：半導(dǎo)體激光器是由激光二極管(LD)串聯(lián)成陣列構(gòu)成,具有電-光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。在激光加工領(lǐng)域,或直接對材料進(jìn)行加工,或作為泵浦源構(gòu)成光纖、碟片等固體激光器后再做加工使用。LD模塊驅(qū)動電源是半導(dǎo)體激光器的重要組成部分,所以對其研究有重要意義。本論文的主要內(nèi)容是針對特定的LD模塊,研發(fā)一臺具有高功率、高效率、高功率因數(shù)的驅(qū)動電源。⑴分析了目前市場上LD模塊驅(qū)動電源性能的優(yōu)劣,由此提出一種基于LLC諧振技術(shù)的高功率LD模塊驅(qū)動電源。電源采用兩級串聯(lián)結(jié)構(gòu),其中前級為交錯并聯(lián)升壓型功率因數(shù)校正電路(Boost PFC),后級為基于LLC諧振技術(shù)的直流/直流(DC/DC)變換電流源電路。通過在電源系統(tǒng)中運(yùn)用有源功率因數(shù)校正技術(shù),來提高電源輸入端的功率因數(shù);通過運(yùn)用交錯并聯(lián)技術(shù)和LLC諧振軟開關(guān)技術(shù),來提升整個電源系統(tǒng)的功率密度和電能轉(zhuǎn)換效率。⑵針對電源結(jié)構(gòu),分析了電路各個模態(tài)的工作原理,通過對電源電路的理論分析,闡述了該電源系統(tǒng)的優(yōu)勢,即可兼顧高的電能轉(zhuǎn)換效率和高的輸入端功率因數(shù)。其后對其建立了功率傳遞的數(shù)學(xué)模型以及環(huán)路的小信號模型,并采用仿真軟件saber對后級LLC諧振變換電流源主電路進(jìn)行了仿真,同時分析了電源系統(tǒng)控制電路的環(huán)路特性以及整個電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。⑶結(jié)合理論分析和仿真,針對德國DILAS公司E15.4Y-940.3-960C-VH8.1型LD模塊,完成整個電源系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出一款性能樣機(jī)。其滿載輸出特性:17V/60A(1KW)。⑷最后通過實(shí)驗(yàn)證明了所設(shè)計(jì)的LD模塊驅(qū)動電源工作性能良好,以與LD伏安特性相似的硅鏈為負(fù)載時,電源輸入端功率因數(shù)(PF)大于0.97,整個電源系統(tǒng)滿載電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)85%,具備高效率和高功率因數(shù)的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期。
[Abstract]:Semiconductor laser is composed of laser diode (LD) series array, which has many advantages, such as high efficiency of electro-optic conversion, small volume, light weight and so on. In the field of laser processing, the material is processed directly, or the solid state laser, such as optical fiber, disk and so on, is formed as pump source. The driving power supply of LD module is an important part of semiconductor laser. So it is of great significance to study it. The main content of this paper is to develop a power supply with high power, high efficiency and high power factor for specific LD modules. A high power LD module driver based on LLC resonance technology is proposed. The power supply adopts a two-stage series structure in which the front stage is a staggered parallel boost power factor correction circuit (Boost PFC),) and the rear stage is a DC / DC (DC/DC) conversion current source circuit based on LLC resonance technology. By using active power factor correction technology in power supply system, the power factor of power input can be improved, and by using staggered parallel technology and LLC resonant soft switch technology, To improve the power density and power conversion efficiency of the whole power supply system. 2 in view of the power supply structure, the working principle of each mode of the circuit is analyzed, and the advantages of the power supply system are expounded through the theoretical analysis of the power supply circuit. Can take into account the high power conversion efficiency and high input power factor. Then the mathematical model of power transfer and the small signal model of loop are established, and the simulation software saber is used to simulate the main circuit of LLC resonant converter current source. At the same time, the loop characteristics of the power system control circuit and the stability of the whole power supply system are analyzed. 3 based on the theoretical analysis and simulation, the hardware circuit design and parameter design of the whole power supply system are completed for the E15.4Y-940.3-960C-VH8.1 LD module of Germany DILAS Company. A performance prototype is designed. The full load output characteristics: 17V/60A (1KW). 4 finally, the experimental results show that the designed LD module driver has good performance, when the silicon chain which is similar to the LD volt-ampere characteristic is used as the load. The power factor (PF) of the power input is greater than 0.97, and the full load power conversion efficiency of the whole power supply system is as high as 850.It has the characteristics of high efficiency and high power factor. The experimental results reach the expectation.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248.4

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本文編號：2290144