CN117595067B - 一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,包括:AC‑DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC‑DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;AC‑DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能。本方案将电网直接供电脉冲恒流方式改为电网、储能电容组和线性恒流的供电方式,在储能电容组恒压供电下,用线性恒流源替代开关恒流源,从根本上改变了恒流精度、纹波、上升(下降)时间和响应速度等各项性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及恒流电源技术领域,具体涉及一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路。
背景技术
在医用设备技术领域,常采用医用QCW高功率半导体叠阵激光器,特别是QCW输出的高功率的巴条激光器;其中QCW是准连续激光器,是一种脉冲宽度较长、占空比较大的一种激光器,CW是连续激光器,QCW的指标中有重复频率、占空比等指标。
QCW高功率半导体叠阵激光器一般从400W到4800W(光功率),所谓QCW激光器是准连续的激光器,也就是说激光器不是连续输出激光器,而是以脉冲式输出的;目前在市场上用于医疗行业的高功率半导体叠阵激光器,都是以脉冲式输出形式工作的;目前市场上用于高功率激光器电流一般最高到200A左右,激光器的电压和激光器的叠阵的巴条数量有关,一般情况下,每个巴条的电压在2V左右;例如:3000W的半导体叠阵激光器,有15根巴条,整个激光器的电压为30V左右,每个巴条可输出200W的光能量,最大电流为200A。
对于高功率半导体激光器的驱动电路来说,高功率半导体激光器的供电电源多为开关恒流电源,高功率半导体激光器一般需要的驱动电压也比较高,脉冲电流较大,市场上常用的高功率半导体激光器驱动电源,变压器不易设计,主要存在绝缘不好、寄生电容大、漏感大等问题,再者变压器的次级器件不容易选取;同时由于高功率半导体激光器驱动电源功率很高,一般的民用220V交流电最大工作电流为16A,许多应用场所供电线路无法承受其所需的电流,限制了高功率半导体激光器的应用推广。
高功率半导体激光器供电电源多为开关恒流电源,其恒流精度、纹波、上升(下降)时间、响应速度等各项性能指标均处于较低水平;激光器系统产品体积普遍较大,在某些特殊应用场合不便于客户系统集成,现有的开关恒流电源技术复杂,稳定性、可靠性等指标未达到理想水平。
发明内容
本发明提供一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,该恒流电源电路包括:AC-DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC-DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;
AC-DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;
线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能。
优选的,AC-DC转换电路包括:将网电的AC交流电的L端和N端转换为直流电,经内部滤波后供下级的储能电路使用。
优选的,储能电路包括:储能电容C2,储能电容C2包括多个高容量电容组成的储能电容组。
优选的,线性恒流电路包括:控制器和恒流驱动器;
恒流驱动器包括:采样电阻、反馈电阻和MOS管驱动端;
控制器用于输出参考电流值,以及输出固定频率和固定脉冲宽度调制信号至恒流驱动器;
恒流驱动器接收参考电流值,并获取采样电阻上的采样电压值,根据采样电压值计算反馈电流,将参考电流值与反馈电流对比,获得对比值,将对比值反馈至MOS管驱动端,MOS管驱动端调整驱动电压,得到恒流输出。
优选的,反馈电阻包括:电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R9;
采样电阻包括:电阻R8和电阻R10;
MOS管驱动端包括场效应管Q3和场效应管Q4;
通过输出电流在采样电阻上的电压降产生负反馈,直接冲抵恒流设定值的基准电压,剩余电压为MOS管驱动端的栅源电压Ugs,通过调整栅源电压Ugs控制输出电流达到恒流。
优选的,恒流驱动器还包括:脉冲信号隔离驱动电路U1、场效应管Q1和场效应管Q2;
脉冲信号隔离驱动电路U1用于产生驱动信号,场效应管Q1和场效应管Q2用于对驱动信号进行放大,形成放大的驱动信号,放大的驱动信号用于驱动场效应管Q3和场效应管Q4。
优选的,脉冲信号隔离驱动电路U1的输出端连接电阻R3的第一端,电阻R3的第二端分别连接场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极;电阻R4的第一端分别连接场效应管Q1的源极和场效应管Q2的漏极,电阻R4的第二端分别连接电阻R5的第一端和电阻R6的第一端,电阻R5的第二端连接场效应管Q3的栅极,场效应管Q3的源极连接电阻R8的第一端,电阻R8的第二端连接储能电容C2的负极;场效应管Q3的漏极连接场效应管Q4的漏极;电阻R5的第二端连接电阻R7的第一端,电阻R7的第二端连接储能电容C2的负极;
电阻R6的第二端连接场效应管Q4的栅极,场效应管Q4的源极连接电阻R10的第一端,电阻R10的第二端连接储能电容C2的负极;电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端,电阻R9的第二端连接储能电容C2的负极。
优选的,采样电阻包括:输出电流经采样电阻R8和电阻R10产生电压降,得到输出电流参考值;反馈至场效应管Q3和场效应管Q4形成的MOS管驱动端,用于抵消一部分驱动电压。
优选的,还包括吸收回路和负载R11;
吸收回路包括二极管D1和电容C1;储能电容C2的正极连接电容C1的正极;电容C1的正极连接电阻R11的第一端,电容C1的正极连接二极管D1的阴极;电容C1的负极连接电阻R11的第二端,电容C1的负极连接二极管D1的阳极;电容C1的负极连接场效应管Q3的漏极和场效应管Q4的漏极。
优选的,还包括比较器、功率检测器和数字处理器;功率检测器连接场效应管Q3和场效应管Q4,用于检测场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率;
比较器连接功率检测器,用于将综合功率与预设的功率阈值进行比较,输出功率超阈值信号;
数字处理器分别连接比较器和储能电路,根据功率超阈值信号,控制储能电路的储能电容组中的储能电容,实施并联结构或串联结构的调整操作,以保证场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率低于预设的功率阈值。
优选地,储能电路还包括处理器和数据存储器;处理器用于实现若干条指令;数据存储器,用于存储若干条指令;指令适于由处理器加载并执行:
获取储能电容组中的储能电容的放电深度数据和电压波动数据;
利用内置的分支预测器,根据放电深度数据,进行放电深度风险值的第一预测,根据电压波动数据,进行电压波动警戒值的第二预测;
当第一预测达到预设的第一风险条件,或第二预测达到预设的第二风险条件时,发出异常或故障的预警提示。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,包括:AC-DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC-DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;AC-DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能。本电源电路是用于驱动医用QCW高功率半导体叠阵激光器,尤其是适合驱动QCW输出的高功率的巴条激光器。
本方案的恒流电源电路输出的恒流用于驱动半导体脉冲激光器,为半导体脉冲激光器提供电能。因此,本方案首先将电网直接供电脉冲恒流方式改为电网、储能电容组和线性恒流的供电方式。输出电流200A(安培)时,只需用2KW恒压开关电源给储能电容充电,关联的线性电源即可输出200A电流,而输出端电流不超过10A,符合民用220V供电要求。
其次,在储能电容组恒压供电下,用线性恒流源替代开关恒流源,根本改变了恒流精度、纹波、上升(下降)时间和响应速度等各项性能指标,提升了不止一个数量级。
最后,用简单的线性恒流电路替代开关恒流电路,省掉了电感等无功元件及环路设计,稳定可靠,原理清晰。本方案的恒流电源电路由稳压开关电源、储能电容组合、线性恒流电路组成,元件少,体积小。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例中一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路的结构示意图;
图2为本发明实施例中一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路的电路图;
图3为本发明实施例中恒流电源电路的控制方法的流程图;
图4为本发明检测场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率,并调整储能电容的结构连接方式的器件结构连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,请参照图1和图2,该电容储能脉冲激光器恒流电源电路包括:AC-DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC-DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;
AC-DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;
线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是AC-DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC-DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;AC-DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能。本电源电路是用于驱动医用QCW高功率半导体叠阵激光器,尤其是适合驱动QCW输出的高功率的巴条激光器。本实施例提供的恒流电源电路输出的恒流用于驱动半导体脉冲激光器,为半导体脉冲激光器提供电能。
因此,本实施例提供的方案首先将电网直接供电脉冲恒流方式改为电网、储能电容组和线性恒流的供电方式。输出电流200A(安培)时,只需用2KW恒压开关电源给储能电容充电,关联的线性电源即可输出200A电流,而输出端电流不超过10A,符合民用220V供电要求。其次,在储能电容组恒压供电下,用线性恒流源替代开关恒流源,根本改变了恒流精度、纹波、上升(下降)时间和响应速度等各项性能指标,提升了不止一个数量级。最后,用简单的线性恒流电路替代开关恒流电路,省掉了电感等无功元件及环路设计,稳定可靠,原理清晰。本方案的恒流电源电路由稳压开关电源、储能电容组合、线性恒流电路组成,元件少,体积小。
在另一实施例中,AC-DC转换电路包括:将网电的AC交流电的L端和N端转换为直流电,经内部滤波后供下级的储能电路使用。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是AC-DC转换电路为稳压开关电源。AC-DC转换电路使用隔离电路的输入端获取电源,对电源进行转换,得到稳定电压源。使用AC-DC转换电路时,将电网的L端和N端的交流电转换为直流电,经内部滤波后供下级使用。
在另一实施例中,储能电路包括:储能电容C2,储能电容C2包括多个高容量电容组成的储能电容组。储能电容组容量达到2F(法拉)级,确保线性恒流电源工作电压稳定,线性电源工作时由电容组供电,减少对电网的干扰。
在另一实施例中,线性恒流电路包括:控制器和恒流驱动器;
恒流驱动器包括:采样电阻、反馈电阻和MOS管驱动端;
控制器用于输出参考电流值,以及输出固定频率和固定脉冲宽度调制信号至恒流驱动器;
恒流驱动器接收参考电流值,并获取采样电阻上的采样电压值,根据采样电压值计算反馈电流,将参考电流值与反馈电流对比,获得对比值,将对比值反馈至MOS管驱动端,MOS管驱动端调整驱动电压,得到恒流输出。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是线性恒流电路包括:控制器和恒流驱动器;恒流驱动器包括:采样电阻、反馈电阻和MOS管驱动端;控制器用于输出参考电流值,以及输出固定频率和固定脉冲宽度调制信号至恒流驱动器;恒流驱动器接收参考电流值,并获取采样电阻上的采样电压值,根据采样电压值计算反馈电流,将参考电流值与反馈电流对比,获得对比值,将对比值反馈至MOS管驱动端,MOS管驱动端调整驱动电压,得到恒流输出。
在储能电容组恒压供电下,用线性恒流源替代开关恒流源,根本改变了恒流精度、纹波、上升(下降)时间和响应速度等各项性能指标,提升了不止一个数量级。
在另一实施例中,反馈电阻包括:电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R9;
采样电阻包括:电阻R8和电阻R10;
MOS管驱动端包括场效应管Q3和场效应管Q4;
通过输出电流在采样电阻上的电压降产生负反馈,直接冲抵恒流设定值的基准电压,剩余电压为MOS管驱动端的栅源电压Ugs,通过调整栅源电压Ugs控制输出电流达到恒流。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是反馈电阻包括:电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R9;采样电阻包括:电阻R8和电阻R10;MOS管驱动端包括场效应管Q3和场效应管Q4;通过输出电流在采样电阻上的电压降产生负反馈,直接冲抵恒流设定值的基准电压,剩余电压为MOS管驱动端的栅源电压Ugs,通过调整栅源电压Ugs控制输出电流达到恒流。
网电经整流后给储能电容充电,储能电容正极经负载至场效应管MOS,然后再通过负反馈取样电阻后回到储能电容负极,恒流值有电压设定,其数值为:场效应管工作在放大区的栅源电压Ugs 加上恒流电流在负反馈取样电阻上的电压降,在电流上升时其电压降增加,Ugs减小MOS导通电阻增大,起到恒流作用。因此,通过输出电流在采样电阻上的电压降产生负反馈,直接冲抵恒流设定值的基准电压,剩余电压为MOS管驱动端的栅源电压Ugs,通过调整栅源电压Ugs控制输出电流达到恒流。
在另一实施例中,恒流驱动器还包括:脉冲信号隔离驱动电路U1、场效应管Q1和场效应管Q2;
脉冲信号隔离驱动电路U1用于产生驱动信号,场效应管Q1和场效应管Q2用于对驱动信号进行放大,形成放大的驱动信号,放大的驱动信号用于驱动场效应管Q3和场效应管Q4。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是恒流驱动器还包括:脉冲信号隔离驱动电路U1、场效应管Q1和场效应管Q2;脉冲信号隔离驱动电路U1用于产生驱动信号,场效应管Q1和场效应管Q2用于对驱动信号进行放大,形成放大的驱动信号,放大的驱动信号用于驱动场效应管Q3和场效应管Q4。
在另一实施例中,脉冲信号隔离驱动电路U1的输出端连接电阻R3的第一端,电阻R3的第二端分别连接场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极;电阻R4的第一端分别连接场效应管Q1的源极和场效应管Q2的漏极,电阻R4的第二端分别连接电阻R5的第一端和电阻R6的第一端,电阻R5的第二端连接场效应管Q3的栅极,场效应管Q3的源极连接电阻R8的第一端,电阻R8的第二端连接储能电容C2的负极;场效应管Q3的漏极连接场效应管Q4的漏极;电阻R5的第二端连接电阻R7的第一端,电阻R7的第二端连接储能电容C2的负极;
电阻R6的第二端连接场效应管Q4的栅极,场效应管Q4的源极连接电阻R10的第一端,电阻R10的第二端连接储能电容C2的负极;电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端,电阻R9的第二端连接储能电容C2的负极。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是脉冲信号隔离驱动电路U1的输出端连接电阻R3的第一端,电阻R3的第二端分别连接场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极;电阻R4的第一端分别连接场效应管Q1的源极和场效应管Q2的漏极,电阻R4的第二端分别连接电阻R5的第一端和电阻R6的第一端,电阻R5的第二端连接场效应管Q3的栅极,场效应管Q3的源极连接电阻R8的第一端,电阻R8的第二端连接储能电容C2的负极;场效应管Q3的漏极连接场效应管Q4的漏极;电阻R5的第二端连接电阻R7的第一端,电阻R7的第二端连接储能电容C2的负极;电阻R6的第二端连接场效应管Q4的栅极,场效应管Q4的源极连接电阻R10的第一端,电阻R10的第二端连接储能电容C2的负极;电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端,电阻R9的第二端连接储能电容C2的负极。
具体的,基于本实施例具体的电路图,请参照图3,恒流电源电路的控制方法包括:
S1、AC-DC转换电路使用隔离电路的输入端获取电源,对电源进行转换,得到稳定电压源;
S2、储能电容C2使用多个高容量电容组成储能电容组;
S3、恒流驱动器,接收参考电流值与采样电阻上反馈电流采样电压值对比,对比值反馈至MOS管驱动端,调整驱动电压,得到恒流输出;
S4、控制器输出参考电流值,并输出固定频率和固定脉冲宽度调制信号给恒流驱动器。
还包括以下子步骤:
S1-1、使用电源转换模块将L端和N端的交流电转换为直流电,经内部滤波后供下级使用。
S2-1、使用直流电源给储能电容C2充电。
S3-1、使用场效应管Q1、场效应管Q2为恒流驱动器;
S3-2、输出电流经采样电阻R8和R10产生电压降,得到输出电流参考值,反馈至场效应管Q3和场效应管Q4驱动端,抵消一部分驱动电压;
S3-3、场效应管Q1和场效应管Q2组成图腾柱驱动电路,对U1驱动信号放大,有效驱动场效应管Q3和场效应管Q4;
S3-4、使用U1光耦,使信号源和驱动有效隔离;
S3-5、控制器输出脉冲信号驱动U1光耦,改变脉冲信号宽度可调整线性恒流电路输出电流的大小,另外控制器还提供一个恒流值给线性恒流电路作为输出电流的参考值。
本实施例的方案具有恒流值稳定度高、恒流源的输出几乎不受外部负载的影响、可以防止外部电路故障时形成反向电流损坏的优点,同时,BOM元器件成本低、体积小、对电网干扰少。
在另一实施例中,采样电阻包括:输出电流经采样电阻R8和电阻R10产生电压降,得到输出电流参考值;反馈至场效应管Q3和场效应管Q4形成的MOS管驱动端,用于抵消一部分驱动电压。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案是采样电阻包括:输出电流经采样电阻R8和电阻R10产生电压降,得到输出电流参考值;反馈至场效应管Q3和场效应管Q4形成的MOS管驱动端,用于抵消一部分驱动电压。
在另一实施例中,还包括吸收回路和负载R11;
吸收回路包括二极管D1和电容C1;储能电容C2的正极连接电容C1的正极;电容C1的正极连接电阻R11的第一端,电容C1的正极连接二极管D1的阴极;电容C1的负极连接电阻R11的第二端,电容C1的负极连接二极管D1的阳极;电容C1的负极连接场效应管Q3的漏极和场效应管Q4的漏极。
在另一实施例中,控制器还用于输出脉冲信号驱动脉冲信号隔离驱动电路U1光耦,改变脉冲信号宽度以调整线性恒流电路的输出电流的大小。
在另一实施例中,如图4所示,还包括比较器、功率检测器和数字处理器;功率检测器连接场效应管Q3和场效应管Q4,用于检测场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率;
比较器连接功率检测器,用于将综合功率与预设的功率阈值进行比较,输出功率超阈值信号;
数字处理器分别连接比较器和储能电路,根据功率超阈值信号,控制储能电路的储能电容组中的储能电容,实施并联结构或串联结构的调整操作,以保证场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率低于预设的功率阈值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:本实施例采用的方案包括比较器、功率检测器和数字处理器;功率检测器连接场效应管Q3和场效应管Q4,用于检测场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率;
比较器连接功率检测器,用于将综合功率与预设的功率阈值进行比较,输出功率超阈值信号;
数字处理器分别连接比较器和储能电路,根据功率超阈值信号,控制储能电路的储能电容组中的储能电容,实施并联结构或串联结构的调整操作,以保证场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率低于预设的功率阈值;
通过对场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率的检测和比较,并根据比较结果,对储能电路的储能电容组中的储能电容的结构连接方式进行调整,可充分以保证场效应管Q3和场效应管Q4的效能发挥。
在另一实施例中,储能电路还包括处理器和数据存储器;处理器用于实现若干条指令;数据存储器,用于存储若干条指令;指令适于由处理器加载并执行:
获取储能电容组中的储能电容的放电深度数据和电压波动数据;
利用内置的分支预测器,根据放电深度数据,进行放电深度风险值的第一预测,根据电压波动数据,进行电压波动警戒值的第二预测;
当第一预测达到预设的第一风险条件,或第二预测达到预设的第二风险条件时,发出异常或故障的预警提示。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:储能电路还包括处理器和数据存储器;处理器用于实现若干条指令;数据存储器,用于存储若干条指令;指令适于由处理器加载并执行:获取储能电容组中的储能电容的放电深度数据和电压波动数据;利用内置的分支预测器,根据放电深度数据,进行放电深度风险值的第一预测,根据电压波动数据,进行电压波动警戒值的第二预测;当第一预测达到预设的第一风险条件,或第二预测达到预设的第二风险条件时,发出异常或故障的预警提示;通过对储能电容的工作数据进行获取,并进行预测,可及时发现异常和故障,可保证储能电容的工作稳定。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,包括:AC-DC转换电路、储能电路和线性恒流电路;AC-DC转换电路连接储能电路,储能电路连接线性恒流电路;
AC-DC转换电路将网电转换为稳定的直流电压,通过稳定的直流电压为储能电路充电;
线性恒流电路通过调整驱动电压,得到恒流输出,恒流输出用于为半导体脉冲激光器提供电能;
线性恒流电路包括:控制器和恒流驱动器;
恒流驱动器包括:采样电阻、反馈电阻和MOS管驱动端;
控制器用于输出参考电流值,以及输出固定频率和固定脉冲宽度调制信号至恒流驱动器;
恒流驱动器接收参考电流值,并获取采样电阻上的采样电压值,根据采样电压值计算反馈电流,将参考电流值与反馈电流对比,获得对比值,将对比值反馈至MOS管驱动端,MOS管驱动端调整驱动电压,得到恒流输出;
反馈电阻包括:电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R9;
采样电阻包括:电阻R8和电阻R10;
MOS管驱动端包括场效应管Q3和场效应管Q4;
通过输出电流在采样电阻上的电压降产生负反馈,直接冲抵恒流设定值的基准电压,剩余电压为MOS管驱动端的栅源电压Ugs,通过调整栅源电压Ugs控制输出电流达到恒流;
恒流驱动器还包括:脉冲信号隔离驱动电路U1、场效应管Q1和场效应管Q2;
脉冲信号隔离驱动电路U1用于产生驱动信号,场效应管Q1和场效应管Q2用于对驱动信号进行放大,形成放大的驱动信号,放大的驱动信号用于驱动场效应管Q3和场效应管Q4;
脉冲信号隔离驱动电路U1的输出端连接电阻R3的第一端,电阻R3的第二端分别连接场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极;电阻R4的第一端分别连接场效应管Q1的源极和场效应管Q2的漏极,电阻R4的第二端分别连接电阻R5的第一端和电阻R6的第一端,电阻R5的第二端连接场效应管Q3的栅极,场效应管Q3的源极连接电阻R8的第一端,电阻R8的第二端连接储能电容C2的负极;场效应管Q3的漏极连接场效应管Q4的漏极;电阻R5的第二端连接电阻R7的第一端,电阻R7的第二端连接储能电容C2的负极;
电阻R6的第二端连接场效应管Q4的栅极,场效应管Q4的源极连接电阻R10的第一端,电阻R10的第二端连接储能电容C2的负极;电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端,电阻R9的第二端连接储能电容C2的负极。
2.根据权利要求1所述的一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,AC-DC转换电路包括:将网电的AC交流电的L端和N端转换为直流电,经内部滤波后供下级的储能电路使用;
储能电路包括:储能电容C2,储能电容C2包括多个高容量电容组成的储能电容组。
3.根据权利要求1所述的一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,采样电阻包括:输出电流经采样电阻R8和电阻R10产生电压降,得到输出电流参考值;反馈至场效应管Q3和场效应管Q4形成的MOS管驱动端,用于抵消一部分驱动电压。
4.根据权利要求1所述的一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,还包括吸收回路和负载R11;
吸收回路包括二极管D1和电容C1;储能电容C2的正极连接电容C1的正极;电容C1的正极连接电阻R11的第一端,电容C1的正极连接二极管D1的阴极;电容C1的负极连接电阻R11的第二端,电容C1的负极连接二极管D1的阳极;电容C1的负极连接场效应管Q3的漏极和场效应管Q4的漏极。
5.根据权利要求1所述的一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,还包括比较器、功率检测器和数字处理器;功率检测器连接场效应管Q3和场效应管Q4,用于检测场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率;
比较器连接功率检测器,用于将综合功率与预设的功率阈值进行比较,输出功率超阈值信号;
数字处理器分别连接比较器和储能电路,根据功率超阈值信号,控制储能电路的储能电容组中的储能电容,实施并联结构或串联结构的调整操作,以保证场效应管Q3和场效应管Q4的综合功率低于预设的功率阈值。
6.根据权利要求2所述的一种电容储能脉冲激光器恒流电源电路,其特征在于,储能电路还包括处理器和数据存储器;处理器用于实现若干条指令;数据存储器,用于存储若干条指令;指令适于由处理器加载并执行:
获取储能电容组中的储能电容的放电深度数据和电压波动数据;
利用内置的分支预测器,根据放电深度数据,进行放电深度风险值的第一预测,根据电压波动数据,进行电压波动警戒值的第二预测;
当第一预测达到预设的第一风险条件,或第二预测达到预设的第二风险条件时,发出异常或故障的预警提示。
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