专利名称：半导体泵浦激光器一体化控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体泵浦激光器一体化控制器。
背景技术：
激光聚光腔、驱动电源、Q开关、LED模块是半导体泵浦激光器的核心。由 于LED模块作为光源，采用外购，LED驱动电源和Q开关驱动电源又是重中之重。 中国由于半导体工业相对落后国外较多，又受到国外进口的限制，因而研制开 发全固态激光器的起步较晚，还处于实验室水平。其中一个主要原因是驱动电 源与国外技术水平差距较大，特别在半导体端面泵浦固体激光器驱动电源这一 方面与国外的差距更大，基本上是一片空白。现有国产半导体激光器的Q开关 驱动电源，LED模块的驱动电源借用普通的工控开关电源，无专业电源产品销售。 进口的Q开关驱动电源价格昂贵，LED驱动电源也与业界主流控制软件接口不匹 配。
常规工业控制辅助电源改制的电源不能完全满足激光器驱动的特殊要求。不 具备数控功能，无法实现自动控制，并且手动调节时容易损害昂贵的LED模块。 电源的EMC、可靠性指标欠佳，电源的稳压精度也不高，影响了联调效果，往往 造成激光器不稳定的误导，对激光器本身的研究和产业化起不了支撑作用。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种将LED驱动电源和Q开关驱动电源集成设 计为半导体端面泵浦激光器提供专用驱动电源的半导体泵浦激光器一体化控制 器。
本实用新型的技术方案在于包括一个将交流电变换成稳定的高压直流电的 PFC电路;一个将PFC电路的高压直流电变换为稳定的直流电输出的DC/DC电路; 一个输出脉冲信号的RF功放电路； 一个对PFC电路的输出电压/电流进行监测 并根据监测结果对DC/DC电路的输出电压/电流进行控制的、对RF功放电路的 脉冲的波形和频率监测并根据监测结果对脉冲的波形和频率进行调制的输出监
测调制电路； 一个给PFC电路、DC/DC电路、RF功放电路和输出监测调制电路 供电的辅助电源。
本实用新型将Q开关驱动电源、LED模块驱动电源集成设计，为我国半导体 泵浦激光器及驱动电源的产业化打下相应的基础，充分考虑到激光加工设备单 机的需要，产品可以配套国内所有相同功率等级的激光加工设备，可广泛应用 于科研领域、加工领域、医疗领域、演示领域等，具有很高的市场价值。填补 由于国内暂无满足半导体泵浦激光器配套市场的LED和Q开关驱动一体化激光 电源的市场空白。
本实用新型将通信电源技术引入到激光电源，在整流模块的设计中采用 有源功率因数矫正(APFC)技术，功率因数(PF)达0.98。采用通信技术中最 可靠的双管正激变换器技术，保证激光电源工作时的高可靠性；超低压同步整 流VS磁饱和放大器技术对比研究超低压同步整流技术和磁饱和放大器技术， 选择符合端面泵浦激光器驱动电源的效率要求的拓扑结构；将采用通信电源技 术，按照国际标准，在EMC指标要求上，比国外同类产品更具竞争力；具备输入 过欠压保护、输出过欠压保护、过流保护、过温保护、短路保护、防雷击、软 启动、防反接等保护，有效提高电源和激光器的可靠性，防止出现异常状态时 激光失控的现象。以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详述。
图1为本实用新型的模块功能框图。 图2为本实用新型PFC电路框图。 图3为本实用新型DC/DC电路部分框图。
具体实施方式
图1中，包括一个将交流电变成稳定的高压直流电的PFC电路1; 一个将PFC 电路1的高压直流电变换为稳定的直流电输出的DC/DC电路2; —个输出脉冲信 号的RF功放电路3， RF功放电路3包含混频器、RF电子衰减开关、功率放大、 驻波比监测等； 一个对PFC电路1的输出电压/电流进行监测并根据监测结果对 DC/DC电路2的输出电压/电流进行控制的、对RF功放电路3的脉冲的波形和频
率监测并根据监测结果对脉冲的波形和频率进行调制的输出监测调制电路4; 一 个给PFC电路1、 DC/DC电路2、 RF功放电路3和输出监测调制电路4供电的辅 助电源5。辅助电源采用由3844构成的单端反激电路，实现三路隔离输出，其 中原边一路+15v，副边两路(+15V，-5V;+5V)。
本实施例模块按功能可分为输入EMI滤波及软启动、PFC电路1、 DC/DC电路2、 监控单元等部分。其监控接口部分包括l电源模块与监控模块的通信接口 RS485通信波特率9600bps。 2电源模块内部模块监控单元和模块控制间的信号 类型模块保护信号(输入过/欠压，过热)开关量信号，高电平有效，由模
块监控单元从模块控制单元读入。模块故障信号(输出过压，原边过流，面板
关机)开关量信号，高电平有效，由模块监控单元从模块控制单元读入。3 模块输出电压信号由模块控制单元输出1"4V直流电压信号，线性对应O—Vmax
模块输出电压。模块输出电压测量精度1%; 4模块输出电流信号由模块控制
单元输出0-4V直流电压信号，线性对应O—Imax模块输出电流。模块输出电流测
量精度1%。模块关机控制信号开关量信号，高电平有效，模块监控单元输出。 模块监控正常信号开关量信号，高电平有效，模块监控单元输出。5调压信
号VPWM : l-4V模拟信号，模块监控单元输出，线性对应OV—Vmax输出电压。 6限流信号IPWM: 0-4V模拟信号，模块监控单元输出，线性对应O—Imax输出电流。
图2中，PFC部分采用33368作为控制芯片。单相有源功率因数修正电路是 在满足有关功率因数和输入谐波标准的条件下，将输入的交流电变换为高压直 流电输出。模块中选择33368控制的单相PFC方案。PFC电路可采用公知的PFC电路。
图3中，为本实用新型DC/DC电路部分框图，DC/DC部分采用电压型控制芯片 3525作为主控制芯片。DC/DC部分的功能是将440V的高压直流电变换为额定0-2V 输出的低压直流电，该部分主电路选择在双管正激电路。可采用公知的DC/DC电 路。
交流市电进入整流模块后，经过EMI滤波和软启动部分，加到整流桥的输入 端，整流桥之后为采用基本Boost拓扑结构的PFC电路l，经过PFC电路1得到稳定
的高压直流电。DC/DC电路2在PWM控制下，将高压直流电变换为48V的直流电输 出。在控制和保护电路的作用下，模块具有输入软启动、输入过欠压保护、输 出过压保护、限流保护、短路回縮保护、过温保护、PFC输出异常保护、输入输 出熔断器保护、并联均流等保护和功能，为监控提供模块类型信号、保护信号、 故障信号、模块输出电压电流信号，还能通过监控单元完成设置模块输出电压、 输出限流点、遥控开关机、激光输出频率调制等功能。
本实施例的负载调整率《0.4%;电网调整率《0. 1%;功率因数X).98;输 出(DC),电压O——2v可调，电流O——55A可调；绝缘电阻^1MQ;耐压试验 1500V/lmin无击穿无飞弧；稳压精度《0. 5%。
权利要求1、一种半导体泵浦激光器一体化控制器，其特征在于包括一个将交流电变换成稳定的高压直流电的PFC电路(1)；一个将PFC电路(1)的高压直流电变换为稳定的直流电输出的DC/DC电路(2)；一个输出脉冲信号的RF功放电路(3)；一个对PFC电路(1)的输出电压/电流进行监测并根据监测结果对DC/DC电路(2)的输出电压/电流进行控制的、对RF功放电路(3)的脉冲的波形和频率监测并根据监测结果对脉冲的波形和频率进行调制的输出监测调制电路(4)；一个给PFC电路(1)、DC/DC电路(2)、RF功放电路(3)和输出监测调制电路(4)供电的辅助电源(5)。
专利摘要一种半导体泵浦激光器一体化控制器，包括一个将交流电变成稳定的高压直流电的PFC电路；一个将PFC电路的高压直流电变换为稳定的直流电输出的DC/DC电路；一个输出脉冲信号的RF功放电路；一个对PFC电路的输出电压/电流进行监测并对DC/DC电路的输出电压/电流进行控制、对RF功放电路的脉冲的波形和频率监测并对脉冲的波形和频率进行调制的输出监测调制电路；一个给上述电路供电的辅助电源。本实用新型将Q开关驱动电源、LED模块驱动电源集成设计，具备输入过欠压保护、输出过欠压保护、过流保护、过温保护、短路保护、防雷击、软启动、防反接等保护，有效提高电源和激光器的可靠性，防止出现异常状态时激光失控的现象。
文档编号H01S5/04GK201204379SQ200820067349
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者敖四芽, 斌 覃, 玮 谭 申请人:襄樊进佳光电科技有限公司