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《小型大功率脉冲半导体激光器的激励器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷 第5期Vol.21No.5 应用光学 2000年2000文章编号:1002-2082(2000)05-0009-04小型大功率脉冲半导体激光器的激励器设计陈胜石,欧秋晔(西安应用光学研究所,陕西西安710065)摘 要:介绍以VMOS管作开关管的小型大功率脉冲半导体激光器的激励器原理,提出模块化激励器的设计观点,并给出实例。关键词:半导体激光器;激励器;模块化中图分类号:TN248.4文献标识码:A引言路组成。小型大功率脉冲激励器框图如图1
2、半导体激光器是依靠激励器激励工作所示。的,通过调节激励电流的大小调整输出光功率。由于半导体激光器是一个二极管,因此激励器的工作负载是二极管的伏安特性负载。由于工作状态的特殊,要求半导体激光器的激励器放电系统的外特性与负载相匹配,即一个大电流脉冲。图1 大功率脉冲激励器原理框图设计适宜的激励器电路获得理想的脉冲 为了激光器组件安装方便,将图1中虚波形,是合理使用激光器件,充分发挥其性能线框内的电路封装成小型模块,称为功放模潜力,提高工作效率,改善激光系统性能的一块,它是激励器的核心部分。DCDC变换
3、器个重要方面。将直流低压变换成所需要的直流高压。自从1962年出现半导体激光器以来,人们一直在研究激励器技术,围绕高速驱动、大2 小型大功率脉冲激励器的功放电路[1]电流脉冲、小型化方向发展多种电路模式。小型大功率脉冲激励器的功放电路包括目前的大电流脉冲激励器电路类型主要是以脉冲形成电路和电流放大电路两部分,如图高速可控硅和雪崩管作开关的电路。本文根2所示。据VMOS管设计出一种新型的小型大功率图2中,虚线左边是脉冲形成电路,由脉冲激励器。CD4011集成电路组成积分型单稳电路。虚线右边是功率放大电
4、路,由三极管V4与1 小型大功率脉冲激励器VMOS功率管等元器件组成。它将脉冲放大大功率半导体激光器的激励器由DC成所需脉宽的大电流脉冲,激励激光二级管,DC变换器、脉冲形成电路及脉冲电流放大电V4VMOS管提供较大的驱动脉冲,VMOS收稿日期:20000223作者简介:陈胜石(1963),男,陕西周至人,北京理工大学在读研究生,主要从事激光制导技术研究工作。9©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图2 功放模块
5、电路原理图管起高速开关作用。(2)脉冲宽度调整容易电流放大电路是激励器的核心,整个电脉冲宽度由RC积分延时电路确定,电路是围绕着VMOS管高速大电流脉冲工作阻R由电位器代替后,调节电位器就能很容[2,3]设计的。设计要注意以下两点:易调节脉冲宽度(即使做成模块后也不影响(1)VMOS管驱动电路调节功能)。从理论上讲,VMOS管是一个电压控制器件,输入阻抗高,几乎不需要驱动电流。但3 小型DCDC变换器在实际中,当VMOS管作高速开关工作时,小型DCDC变换器电路如图3所示,驱动电路仍然要提供一定幅值
6、的脉冲电流使采用PWM集成电路控制的推挽开关电路。VMOS管的极间电容充放电。当然,VMOS控制电路TL494是一种性能优良、功能齐全管只是在开通和关断瞬间要求驱动电路提供的PWM调整器,在开关电源中得到广泛的“推”、“拉”电流,驱动部分的平均功耗很小。应用。功率开关管采用VMOS管,VMOS管(2)VMOS管漏源尖峰电压的抑制以其高输入阻抗及高反应速度使其成为理想由于VMOS的开关速度非常快,器件关的开关器件。断时就会产生较高的过电压。抑制尖峰电压问题的第一途径是改善电路的布局,把分布4 模块化脉
7、冲激励器电感减少到最小程度。抑制尖峰电压的另一任何电子系统,不管其复杂程度如何,总有效途径是用吸收电路或缓冲电路。有一些元器件(含集成电路)按一定的电路原小型大功率脉冲激励器的功放电路具理构成。将某些元件巧妙装配和精细调整组有以下优点:装成一个完整的功能块,称为模块(如功放模(1)抗干扰能力强块见图4)。这种电子模块通常具有以下共同[4]窄脉冲形成电路为积分型单稳电路,它点:①具有一定的电路功能;②施加特定的的最大优点是抗干扰能力强。数字系统中的直流供电电压和输入信号,在特定的负载上干扰信号多为尖峰
8、脉冲(即幅度较大而宽度便有满足需要的输出信号;③不需或只需要很窄的脉冲),而积分电路对这种类型信号少量外围调整元件;④体积较小,重量较轻;的反应是很迟钝的。⑤性价比高;⑥可靠性较高,常采用全灌封技10©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.术。将使电子系统的集成大为简化。然而,纵览各为适应电子学工程设计人员的需求,市种电子产品目录,很少发现产生和处理高速场上已有各种类型的电子模块可利
