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1 引言
    隨著二極管泵浦全固態激光器相關技術的不斷發展，它在工業、國防科研、生物醫學工程等領域的應用越來越廣泛，對其輸出功率、可靠性要求也不斷提高。作為二極管泵浦全固態激光器的重要組成部分的電源，其可靠性、穩定性也就顯得格外重要。二極管泵浦全固態激光器的電源功率較大，輸出為大電流、低電壓，工作脈沖頻率較高（可達1kHz），輸出電流、電壓的穩定性要求很高。微小的電流擾動將影響激光器的出光質量，不當的保護可能引起巨大的損失。針對這些特點，我們選擇功能強大的電源管理芯片MAX1647 作為整個系統控制的核心部分，設計出完全滿足要求的大功率激光器電源。
 

2 MAX1647 電源管理芯片介紹
   MAX1647 是MAXIM 公司的新型電源管理芯片，其內部結構如圖1 所示。它包括兩個調整環，即一個電壓調整環與一個電流調整環，實現恒流與恒壓功能及相互之間的自動轉換；并采用INTEL 系統管理總線（SMBUS）接口，其中內部有一個6 位和一個10 位的D/A 轉換器分別用于電流和電壓的預置；另外，MAX1647提供了最大為4A 的電流輸出。

    在MAX1647的電壓調整環中，通過SMBUS總線，經內部10位DAC設置預置電壓，負載電壓與預置電壓通過GMV誤差放大器進行比較放大后的誤差信號輸出到CCV端口，然后送到一個由二選一電路組成的恒流/恒壓自動轉換電路的一個端子上，其中由CCV端口輸出的誤差信號由內部鉗位電路限制在1/4到3/4參考電壓之間的；與電壓調整環工作原理相類似，被鉗位的電流誤差信號由CCI端口送到自動轉換電路的另一個端子上；利用PWM控制器，把電壓/電流誤差信號轉換為脈寬調制信號，用以驅動兩個N溝道MOSFET管，經同步整流、濾波器濾波后，得到所需的輸出信號。

3 激光器電源的設計

    根據實際需要設計的激光器電源輸出為60A/150V，恒流、恒壓及相互之間能自動轉換。
3.1整體電路設計
整體電路設計框圖如圖3所示。

    MAX1647電源管理芯片是整個系統的控制核心部分，它完成恒流、恒壓及相互之間自動轉換的功能。但MAX1647的最大輸出4A，不足以達到設計要求，因此，把MAX1647的輸出信號經由達林頓管組成的改進型線性主電路，進行電流、電壓放大。在線性主電路中，由達林頓管、霍爾電流/電壓傳感器、MAX1647、及光耦隔離一起構成了電流主調環，保證恒流、恒壓功能。同時增加了由達林頓管、誤差電壓放大、晶閘管控制模塊、晶閘管降壓整流構成的電壓從調環，它把達林頓管壓降與參考電壓進行比較放大，以控制晶閘管觸發模塊，使達林頓管壓降保持在參考電壓附近，大大地降低了達林頓管上的功耗，使電源整體輸出穩定性、效率等有顯著的提高；利用單片機實現電源與機械傳動部分、水冷系統部分以及計算機軟件控制部分的有機結合；利用高性能的霍爾電流、電壓傳感器實現對輸出電流、電壓的實時檢測；液晶顯示模塊實時顯示輸出電壓、電流和有關狀態；整個電路通過光耦和傳感器實現隔離。

4 實驗結果
    利用該電路結構，開發9kW半導體激光二極管電源。選用的主要元器件如下：霍爾傳感器選用北京萊姆公司生產的電壓電流傳感器，具有高靈敏度、優良的線性度、極快的響應速度；晶閘管觸發模塊采用山東威海生產的內部帶光電隔離的SCR－JKSK，它的調整性能較好，同時為保證三相平衡，應采用每相單獨調整；達林頓管選用東芝公司的MG75G2YL1A，在應用時注意其電流放大倍數小于20，故應保證驅動電路能提供滿足需要的驅動電流。另外，為了判定故障原因，利用液晶顯示模塊實現顯示電源狀態。
    采用PM300儀器測試裝置性能指標為：輸入3相380V，輸出0～160V，0.5～60A，恒壓、恒流，并且相互之間能實現無擾自動轉換，效率為88.5％。
5 結語
    利用MAX1647與89C51組成控制電路的核心部分，采用改進型線性結構設計的大功率激光器電源，由于MAX1647具有恒流、恒壓及相互之間自動轉換的功能，一方面，克服了完全用單片機控制帶來的響應速度慢、恒流恒壓特性差、可能出現死機的缺陷；另一方面，又避免了純硬件控制帶來的復雜性，提高了電源的智能性。在激光打標系統中的應用，證明了該電源不僅高效、安全、可靠，而且大大提高了整個系統的智能化程度。