CN201466465U - 用于光纤激光器泵浦源的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于光纤激光器泵浦源的驱动电路，包括直流电源、开关管和功率电阻，其中开关管与功率电阻并联，并联后的一端接在直流电源输出端的负极，另外一端接负载的负极，负载的正极与直流电源输出端的正极相连。通过控制开关管的导通与关断可以快速调制激光器泵浦源的电流。本实用新型提高了激光器功率控制的响应速度，从而可以适应高速打标、切割等系统，提高生产效率，并且延长泵浦激光二极管的使用寿命。

Description

用于光纤激光器泵浦源的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及用于光纤激光器的电源，具体涉及用于光纤激光器泵浦源的驱动电路。

背景技术

调Q双包层光纤激光器由于价格低廉、结构紧凑、效率高、线宽窄、波长可调谐等众多的优点，在很多领域如遥感、测距、医疗、军事、工业加工、非线性光学应用等有着广泛应用。

目前光纤激光器功率控制都是通过调节泵浦激光二极管的电流来实现。一般来说激光二极管的驱动电路都是采用恒流控制下的开关电源，即通过采集泵浦激光二极管上的电流，然后与一个设定好的基准参考点比较，再经过PID调节器后送入PWM控制芯片，控制开关电源的导通脉宽，从而实现一个稳定的电流输出。在许多光纤激光器的应用领域，例如工业打标，都需要激光器不停地开关激光。一般情况下关闭电流采用关闭PWM控制芯片，或者直接降低参考基准的方式。但是由于恒流控制下的电流环路响应速度问题，往往泵浦激光二极管的电流不能很快的跟随控制信号的速度，导致打标的效果不好。

发明内容

本实用新型的目的为克服现有技术存在的上述问题，提出的一种光纤激光器电源。当外围控制信号施加在激光器电源时，该电源可以提供快速的电流开通和关断，并且在关断期间为泵浦激光二极管提供一定的低电流，从而对泵浦激光二极管快速开关起到保护作用。

本实用新型实现上述目的的方案是：

用于光纤激光器泵浦源的驱动电路，包括直流电源1、开关管2和功率电阻3，其中开关管2与功率电阻3并联，并联后的一端接在直流电源1输出端的负极，另外一端接负载4的负极，负载4的正极与直流电源1输出端的正极相连。

所述的开关管2采用绝缘栅型场效应管、三极管或者绝缘栅双极晶体管。

所述的直流电源1由滤波储能电容101、二个电容(102，103)，二个开关管(104，105)、变压器106、二极管107、滤波电感108、滤波电容109、电解电容110构成，电容102的一端以及开关管104的漏极与滤波储能101的正极相连，另一电容103的一端与另一开关管105的源极与滤波储能电容101的负极相连，两个电容(102，103)相连后并与变压器106的一端相连；开关管104源极与另一开关管105漏极相连后并与变压器的另外一端相连；变压器106的副边中心抽头为直流电源的负极，变压器106另外两个端子分别接在二极管107的两个阳极；二极管107的阴极与滤波电感108的一端相连；滤波电感的另外一端分别与滤波电容109和电解电容110的正极相连；滤波电容109的另外一端和电解电容110的负极与变压器106中心抽头相连.滤波储能电容101作为储能和滤波器件，提供一个稳定的直流输入，电容102和电容103是高频特性比较好的金属化薄膜电容器，可以工作在高频的开关状态；开关管104和开关管105是可以工作在高频开关状态下的开关管；开关管2连接在直流电源1之后的负极，然后与负载(激光器泵浦源)4的负极相连，并且在开关管2的漏级和源级之间并联有功率电阻3.通过控制开关管2的导通与关断可以快速调制负载4也就是激光器泵浦源的电流.

开关管2的源极和漏极接在直流电源1与负载4之间，由于开关管的高频开关特性，通过对开关管2栅极的电压控制，可以实现开关管2的快速开通与关断，从而达到对于负载所加电流的快速开通与关断。

功率电阻3，其功率大于1/4W，小于50W，并联在功率控制开关管2的源极与漏极两端，该电阻的作用主要有两个：一是在开关管2关断时吸收由于线路电感效应造成的电压尖峰，防止电压尖峰损坏负载4，负载4也就是激光器泵浦源，二是在开关管2关断期间形成一个通路，以便负载4在不工作的状态下维持一个低电流状态。

采用了以上方案，在快速开关负载电流的时候，采用了高速开关特性的开关管，由于其优良的高频特性，能够适应快速的开关动作，同时由于在场效应管关断期间，开关电源的输出侧始终保持比较高的电压，因此当开关管开通时，负载电流能够以很快的速度上升到最高点，从而提高了电流的响应速度。另外，由于并联在开关管两端的电阻的作用，开关管关断时该电阻可以提供一个通路，减小因线路电感关断造成的电压尖峰，防止该尖峰过大损坏泵浦激光二极管，另一方面该电阻还可以为泵浦激光二极管在场效应管关断期间提供一个阈值电流以下的低电流，延长泵浦激光二极管的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括直流电源1、开关管2和功率电阻3，其中开关管2与功率电阻3并联，并联后的一端接在直流电源1输出端的负极，另外一端接负载4的负极，负载4的正极与直流电源1输出端的正极相连。

所述的直流电源1由滤波储能电容101、二个电容(102，103)，二个开关管(104，105)、变压器106、二极管107、滤波电感108、滤波电容109、电解电容110构成，电容102的一端以及开关管104的漏极与滤波储能101的正极相连，另一电容103的一端与另一开关管105的源极与滤波储能电容101的负极相连，两个电容(102，103)相连后并与变压器106的一端相连；开关管104源极与另一开关管105漏极相连后并与变压器的另外一端相连；变压器106的副边中心抽头为直流电源的负极，变压器106另外两个端子分别接在二极管107的两个阳极；二极管107的阴极与滤波电感108的一端相连；滤波电感的另外一端分别与滤波电容109和电解电容110的正极相连；滤波电容109的另外一端和电解电容110的负极与变压器106中心抽头相连。

其中滤波储能电容101、电容102、电容103、开关管104、开关管105和变压器106构成一个半桥电路，将输入的直流电压转化为高频交流。二极管107将高频交流整流为脉动直流。滤波电感108和滤波电容109、电解电容110构成滤波电路，将脉动直流滤为平滑稳定的直流。

图1所示的开关管2采用的是绝缘栅型场效应管，直流电源1的负极与绝缘栅型场效应管2的源极相连，绝缘栅型场效应管2的漏极接在负载4的负端。功率电阻3接在绝缘栅型场效应管2的源极和漏极之间。当需要有激光功率输出也就是需要向负载4施加电流的时候，在绝缘栅型场效应管2的栅极上施加一定的电压使得绝缘栅型场效应管2处于饱和导通状态即开通绝缘栅型场效应管2，此时负载4上电流将会迅速上升到所要求的值。当需要关闭激光输出时，只需要撤掉绝缘栅型场效应管2栅极上的电压，就可以使绝缘栅型场效应管2处于截止状态，这时由于功率电阻3的作用，关断时线路电感造成的电压尖峰被大大削弱，同时负载4(泵浦激光二极管)上仍然会有一较小的电流流过负载。这个较小的电流值由于没有达到泵浦激光二极管出光的阈值，因此不会发出激光。但是由于存在着这以微小电流，可以提高激光二极管在快速开关工作状态下的工作寿命。

图1所示的开关管2采用的是绝缘栅型场效应管，但也可以采用三极管或者绝缘栅双极晶体管。绝缘栅型场效应管、三极管、绝缘栅双极晶体管的共同点在于都可以通过施加一定的电压控制或者电流控制，而工作在饱和导通或者截止状态，从而起到接通或者分断电路的作用。

图1所示的直流电源1，也可以是其他类型的直流可调电源，例如其他拓扑结构的开关电源或者线性稳压电源。这些电源的共同特征是，可以输出一个稳定的直流电压，并且可以在一定范围内调节其输出电压。

本实用新型在电路上只需要增加一个开关管和一个电阻，就可以实现快速的电流控制，实现方法简单、可靠。

Claims (3)

1.用于光纤激光器泵浦源的驱动电路，包括直流电源(1)、开关管(2)和功率电阻(3)，其中开关管(2)与功率电阻(3)并联，并联后的一端接在直流电源(1)输出端的负极，另外一端接负载(4)的负极，负载(4)的正极与直流电源(1)输出端的正极相连。

2.根据权利要求1所述的用于光纤激光器泵浦源的驱动电路，其特征在于：所述的开关管(2)采用绝缘栅型场效应管、三极管或者绝缘栅双极晶体管。

3.根据权利要求1或2所述的用于光纤激光器泵浦源的驱动电路，其特征在于：所述的直流电源(1)由滤波储能电容(101)、二个电容(102，103)，二个开关管(104，105)、变压器(106)、二极管(107)、滤波电感(108)、滤波电容(109)、电解电容(110)构成，电容(102)的一端以及开关管(104)的漏极与滤波储能电容(101)的正极相连，另一电容(103)的一端与另一开关管(105)的源极与滤波储能电容(101)的负极相连，两个电容(102，103)相连后并与变压器(106)的一端相连；开关管(104)源极与另一开关管(105)漏极相连后并与变压器的另外一端相连；变压器(106)的副边中心抽头为直流电源的负极，变压器(106)另外两个端子分别接在二极管(107)的两个阳极；二极管(107)的阴极与滤波电感(108)的一端相连；滤波电感的另外一端分别与滤波电容(109)和电解电容(110)的正极相连；滤波电容(109)的另外一端和电解电容(110)的负极与变压器(106)中心抽头相连。

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