大功率连续激光器开关电源的研究(硕士论文)200512

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目 录
第一章 绪 论 ....................................................................................................1 1.1 课题背景...................................................................................................1 1.2 激光器电源的发展及现状.......................................................................2 1.2.1 功率半导体器件..............................................................................3 1.2.2 激光电源主电路..............................................................................3 1.3 课题研究内容及意义...............................................................................5 第二章 激光器开关电源主电路设计及参数计算 ..............................................7 2.1 连续激光器对激光电源的要求...............................................................7 2.2 主电路拓扑简介.......................................................................................8 2.3 主电路稳态分析.......................................................................................9 2.4 连续激光器开关电源的技术指标.........................................................11 2.5 输入滤波电容的设计.............................................................................12 2.6 输出滤波电感的设计.............................................................................13 2.6.1 输出滤波电感量..........................................................................13 2.6.2 输出滤波电感的设计..................................................................13 2.7 输出滤波电容的设计.............................................................................16 2.7.1 输出滤波电容量..........................................................................16 2.7.2 输出滤波电容的耐压值..............................................................17 2.8 主功率管、续流二极管和整流桥的选择.............................................17 2.8.1 额定电压......................................................................................17 2.8.2 额定电流......................................................................................17 2.9 泵浦灯的预燃与触发.............................................................................18 2.9.1 预燃触发系统的工作原理..........................................................18 2.9.2 泵浦灯的触发..............................................................................18 2.9.3 泵浦灯的预燃..............................................................................19 2.9.4 预燃触发电路设计......................................................................20 2.10 主电路仿真 ........................................................................................... 21 2.10.1 电路仿真软件简介....................................................................21 2.10.2 主电路仿真................................................................................22 第三章 激光器开关电源控制系统分析与设计 ..............................................25 3.1 控制对象小信号模型.............................................................................25 3.1.1 Buck 变换器在 CCM 下的状态空间平均法模型 .....................26 3.1.2 Buck 变换器在 CCM 下的等效受控源法模型 ..........................31 3.2 PWM 的传递函数 ...................................................................................35 3.3 输出电流采样设计.................................................................................36 3.4 补偿电路的设计.....................................................................................37
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3.5 PWM 控制电路的硬件设计 ...................................................................44 3.6 PFM 工作原理.........................................................................................46 3.6.1 VFC 的基本工作原理 ....................................................................47 3.6.2 PFM 硬件电路设计........................................................................50 3.6.3 PFM 与 PWM 之间的切换电路设计 ............................................50 3.7 IGBT 的驱动电路设计 ...........................................................................51 3.7.1 IGBT 对栅极驱动电路的要求 ......................................................51 3.7.2 IGBT 过流保护特点 ......................................................................52 3.7.3 IGBT 专用驱动集成电路 ..............................................................54 3.8 自动点火监控电路设计.........................................................................57 3.9 保护电路设计.........................................................................................59 3.9.1 主电路软启动电路........................................................................59 3.9.2 网压过欠压保护设计....................................................................59 3.9.3 过流保护设计 ..............................................................................60 3.9.4 过热保护设计................................................................................61 3.9.5 电源系统抗干扰设计....................................................................61 第四章 激光器开关电源实验分析 ....................................................................63 4.1 整机安装和调试.....................................................................................63 4.1.1 实验仪器设备..............................................................................64 4.1.2 整机安装......................................................................................64 4.1.3 整机调试......................................................................................64 4.2 典型实验波形分析.................................................................................64 4.3 电源外特性分析......................................................................................69 第五章 结 论 ..................................................................................................70 致谢 ......................................................................................................................71 参考文献 ..............................................................................................................72 摘 要 .................................................................................................................. Ⅰ ABSTRACT......................................................................................................... Ⅲ