新型脉冲固体激光器电源软开关技术研究

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1、第44卷第7期电力电子技术Vo1．44．No．72010年7月PowerElectronicsJuly2010新型脉冲固体激光器电源的软开关技术研究汪鹏，王振(安徽大学，安徽合肥230011)摘要：将软开关技术应用于Buck型准谐振DC／DC变换器构成的激光电源，减小了开关损耗，减轻了电路体积。针对主电路工作原理，在控制电路中采用了单周期控制技术，有效地改善了直流输出电压的特性。通过电路建模的方式。使用Maflab软件对电路进行了仿真。并对电源电路进行了实验研究，设计了硬件电路并确定了主要电路参数。实验结果证明了原理分析和设计方法的正确性。关键词：电源；变换器；激光器

2、；软开关中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)07—0056—02One--cycle--controlonPowerSupplyBasedonBuckforPulseLaserWANGPeng．WANGZhen(AnhuiUniversity，H230011，China)Abstract：Anewpowersupplyofsolid—statepuslelaserbasedonBucktypeDC／DCquasi—resonantconvenerisdesigned．Thebasictopologyofmaincircuitisa

3、nalyzed，theworkingprocedureofzerocurrentswitchisexplained．One—cycle-controltechniqueisusedincontrolcircuit，whichimprovesoutputvoltagecharacteristics．Thesimulationisacquiredbythesoft—wareofMadab．Thenthemaincircuitandcontrolcircuitofthelaserpowersupplyarecompleted．Theexperimentalresultssh

4、owthatthepowersupplyofpuslelaserhasanexcellentelectricalcharacteristicasthetheoreticalanalysis．Keywords：powersupply；convener；laser；soft—switching1引言载变化而变化。从而达到调节输出功率的目的。在每软开关技术是指通过附加适当的软开关电路。一个开关周期中，电路可分为4个不同的工作阶段。或改变控制方式，或二者同时为之，来实现电力电子(1)阶段1[to~t】谐振电感线性充电阶段。器件开通前电压先降为零，即零电压开通Zero它起始于V

5、Q开通，结束于VD停止续流。VQ开通VoltageSwitching．简称ZVS)，或关断前电流先降为前，负载电流，0通过VD续流，后级电路等效为一零．即零电流关断ZeroCurrentSwitching，简称恒流源，并有Uc~=O。t。时刻VQ开通，此时VD：保持zcs)来消除开关过程中电压波形与电流波形间的续流，仍有u0=0，两端的电压等于电源电压，重叠．降低其变化率，从而大大减少甚至消除开关损因而电流线性增加，直到当t=t。时，(t)=Io0在此耗和开关噪声，提高电路性能I1_5l。区间内，iLr(￡)=。该阶段持续时间=／。ZCS应用于Buck型准谐振DC／D

6、C变换器构成(2)阶段2[f～￡2]谐振电感、电容，谐振阶的激光电源．减小了开关损耗，减轻了电路体积。针段。这个阶段起始于VD退出续流，￡，C开始谐振，对主电路工作原理，在控制电路采用了单周期控制结束于谐振电感电流第2次谐振到零。阶段1结束技术，有效地改善了直流输出电压的特性。后，VD因正向电流降到零而关断，与C开始谐2主电路设计振，Cr开始建立电压。同时，iu(t)继续增大，此时，(￡)除提供，0外，还以电流()对充电。此阶段相Buck型ZCS准谐振DC／DC变换器原理电路如图1所示。若将输入电源换成由电容滤波的三关表达式为：CrduD／dt=ia=i厶一Io，Lr

7、dih／d=Um-ucr(1)相半波整流电源，可得实验中Buck型ZCS电路。由初始条件()=0和iu(t)=厶解得：f()=厶十UmsinoJ0(t-t1)／Z，、【0()=vj1一coswo(t-t1)】图1Buck型ZCS准谐振变换器电路图在t=t时达到最大值，～=，0+，此时，电路采用定宽调频工作方式调节输出电压，即1LCr=；在t时刻，i从最大值下降至，0，电容电压每次开关管VQ导通时间近似恒定，关断时间随负达到最大值2。i在t处下降为零，进而流过IGBT的寄生二极管反向导通。若此时关断开关管可定稿日期：2010—04—2O实现ZCS。此阶