0 引言

　　开云棋牌官网在线客服泵浦激光器具有转换效率高、输出光束质量好、性能可靠、寿命长等优点，在激光领域得到越来越广泛的应用[1-2]。在军事应用上，高功率脉冲开云棋牌官网在线客服泵浦激光器在激光测距、激光制导、激光雷达甚至激光武器等方面具有重要的应用前景，已成为各国研究的热点[3]。作为开云棋牌官网在线客服泵浦激光器的重要组成部分，其驱动电源的研制也成为重要的核心技术[4]。与连续开云棋牌官网在线客服激光器相比，脉冲开云棋牌官网在线客服激光器驱动电源不仅涉及到电流的恒定与大小，而且要具有脉冲宽度、重复频率、脉冲形状、过冲控制、各种异常保护等功能，设计难度和复杂度大大增加。目前，较为成熟的脉冲开云棋牌官网在线客服激光器驱动电源一般工作电压在300 V以内，工作电流在250 A以下[5]。

　　在激光相干合成技术的研究中，为实现6台脉冲开云棋牌官网在线客服泵浦激光器并联工作，激光器阵列电源的总体技术指标要达到：工作电压0～300 V自适应调整、工作电流0～1 200 A、脉冲宽度200 s～1 000 s、重复频率1 Hz～20 Hz均可任意调整的高电压、大脉冲电流输出。

1 阵列电源的整体设计

　　阵列电源的整体设计如图1所示。

　　各阵列电源的工作是靠上位机控制的，上位机将限压、电流、频率、脉宽、温控等参数通过通信与同步信号分配器传输到各阵列电源。其中，每个电源的工作参数均可不同，通信与同步信号分配器的作用即是将用户指令分配到每个阵列电源，使每个电源都能按照用户的要求进行工作。与此同时，上位机检测每个电源的工作参数，并实时显示。阵列电源正常工作的最大难点在于6路电源同步泵浦，激光器同时出光，这样经过相干合成后的激光光束更集中，能量更强。另外，由于每台激光器作为负载工作时，对于电源而言，阻抗、容抗等参数均不同，所以每台电源的工作电压都不同，故每台电源都要根据负载情况自动调节高压，所以电源电压自适应问题也是需要解决的难点。最后，为保证六路电源均能正常工作，电源保护问题也不可忽略，保护包括过压保护、过流保护、温度保护等。

2 阵列电源同步问题

　　由于线路、元器件及激光器晶体泵浦存在一定的延时，由同步信号分配器输出的驱动信号虽然同步分配到各驱动电源，但最后激光器输出的脉冲激光并不一定同步，这给6路激光相干合成带来影响，所以一定要解决输出激光的同步问题。解决的方法在于每路激光器电源都能延时触发，并且延时可控。以其中某一台激光器A1为基准，同时测量A1和另一台激光器A2产生的脉冲信号。当检测到A2脉冲比A1超前Δt时，通过程序设定将A2输出的脉冲延后Δt时间，即可实现A1与A2的同步。以此类推，分别调整A3、A4、A5、A6的触发延时。具体实现过程可用图2表示。

延时长短需要精确可控，该过程通过单片机实现。单片机采用dsPIC30F6012A，内含5个16位定时器，外部晶振采用12 MHz。系统时钟频率Fcv=，其中倍频值选择8倍频，可编程分频值选择2分频，故系统时钟可计算为12 MHz。16位定时器最大计时值为216/(12×106)=5 461 s，最小精度可以达到0.083 s。要实现延时脉冲输出，延时时间、脉冲宽度和频率都可控，1路16位定时器完全不够用，采用的dsPIC30F6012A单片机具有将两个定时器相连形成32位定时器的功能，这样最大定时值可以达到357.89 s，符合具体要求。如图3所示为单个周期内各计数器工作的区间。t1为延时时间，采用1个16位定时器可实现t1的范围为0.083 s≤t1≤5 461 s，线路及系统本身的延时一般在10 s左右，故1个16位定时器完全满足要求。t2为输出的激光脉冲，一般范围为200~1 000 s，1个16位定时器也可满足要求。t3=1/T-t1-t2，周期T的范围为1~20 Hz，故t3必须采用1个32位定时器才能实现。具体的实现过程是在每个计数周期满时进入相应的定时中断，并输出相应的电平，后经过放大整形后送到IGBT的栅极作为整个主回路的驱动，主回路即可相应输出同相位的驱动电流，供LD泵浦，最终输出脉冲激光。对于阵列电源而言，根据每台电源的固有延时不同，只需要改变t1的大小，就能改变t2的起始时刻，实现每台电源在同一时刻泵浦，即解决了阵列电源的同步问题。

3 电压自适应

　　激光器驱动电源的原理图如图4所示。阵列电源由于每个激光二极管存在差异，在同样的驱动电流ID情况下，激光二极管作为负载产生的压降UD均不同，如果每台驱动电源的直流高压源的电压UC都相等，不能自适应，则每台电源的驱动电流ID也不能保证相等。假设IGBT的导通压降用UCE表示，采样电阻的压降用UR=ID×0.01表示(阻值为0.01 Ω)。由公式UC=UCE+UR+UD可知，当负载压降UD不同时，只有改变直流电源的电压UD才能保证每个激光二极管的电流ID不变，这也就是电压自适应问题。

　　采样电阻压降UR=ID×0.01，对每一台电源而言都相同。当负载压降UD变化时，直接影响IGBT的导通压降UCE的变化。图5是采用的一款IGBT(型号为SKM100-GB12T4)的UCE、UGE、ID的关系图。当UCE=20 V时，在室温下，栅源电压UGE=10 V即可输出100 A的负载电流ID。此时IGBT处于最佳工作点，因此，只需要检测UCE的电压，并通过AD采样送给单片机进行算法处理，得出直流电源电压UC的控制量，再经过DA输出，即可使UC随着负载UD的变化而变化，从而满足每台激光器驱动电流ID不变的目的，实现电压的自适应。

4 电源故障保护

　　每一台电源都含有各种保护，包括过压保护、过流保护、温度保护。阵列电源的特殊之处在于当某一台电源发生故障时，其他电源均要获取故障信息，并同时进行保护。因为阵列电源主要应用于6路激光器相干合成研究中，当其中一台激光器发生异常，势必会对其他几台激光器产生不可预知的后果，诸如泵浦不均匀、光束质量下降、光斑缺失等。所以，阵列电源的故障保护要协调统一。故障保护的示意图如图6所示。当某一台发生故障时，该台电源首先切断高压直流电源，分析故障类型，并经过串口将故障信息上传至上位机；上位机根据故障类型判断需要的动作，进而将相应的动作经过串口传给其他电源，使其他电源做出反应。

5 结语

　　针对高功率脉冲开云棋牌官网在线客服泵浦激光器相干合成的特殊需要，设计完成6路阵列电源。重点分析阵列电源的同步输出、电压自适应和可靠性保护等问题。该6路激光器阵列电源已在“六路激光相干合成”研究中得到应用。经过试验验证，同步误差少于1 s，电压可完全实现自适应，可靠性工作良好，相干合成后的激光能量可达到35 J。

参考文献

　　[1] 杨红伟，黄科，陈宏泰，等.高效率大功率连续开云棋牌官网在线客服激光器[J].微纳电子技术，2010，47(2)：71-75.

　　[2] 姜晓华，陈瑜.准连续大功率开云棋牌官网在线客服激光器电源[J].长春光学精密机械学院学报，2001，24(3)：1-4．

　　[3] 卢凯，刘百玉，白永林，等.大功率开云棋牌官网在线客服激光器驱动电源的设计[J].红外与激光工程，2012，41(10)：2680-2684.

　　[4] 李亚维，丁明军，马成刚.80 kV可调节高压脉冲方波脉冲电源的研制[J].强激光与粒子束，2013，25(10)：2742-2746．

　　[5] 阎得科，孙传东，冯莉，等.高功率窄脉宽开云棋牌官网在线客服激光激励器设计[J].应用光学，2011，32(1)：165-169．