光纖激光器數控電源的軟硬件設計.pdf

1、隨著工業(yè)技術的發(fā)展，光纖激光器研制水平突飛猛進并開始被使用于諸如遙測、醫(yī)療設備、材料加工、先進武器裝備開發(fā)等工業(yè)生產的各行各業(yè)。由于激光器工作核心激光二極管(LD)對注入電流的穩(wěn)定性要求很高，驅動電源提供電流的質量直接影響激光器的工作性能，因此作為整個激光器系統中的重要組成部分激光電源的發(fā)展同時也備受關注。數控電源與傳統電源相比，利用嵌入式技術進行數字控制，提高了電源使用的可靠性和抗干擾性以及控制的精度和穩(wěn)定性，并支持數字通信，可以利用

2、上位機對電源進行遠程監(jiān)控，有助于系統集成一體化的實現，因此數控電源逐漸取代傳統電源已成為一種趨勢。
　　本文以某型在研的車載激光武器項目為背景，在分析光纖激光器的工作原理和對驅動電源的要求后，為達到提高整個激光電源的轉換效率進而提升武器系統的戰(zhàn)斗續(xù)航能力的目的，決定采用開關電源代替?zhèn)鹘y的采用恒流電路的低效率激光電源，來為激光器泵浦中的激光二極管提供穩(wěn)定工作電流?；趯嶋H工程應用需求提出了一套采用有限雙極性控制零電壓零電流開關(Ze

3、ro-voltage and Zero-current Switching，ZVZCS)全橋DC-DC變換器為主功率電路拓撲，采用PIC18單片機為數字控制芯片進行軟件設計的全數字化激光電源設計方案。
　　根據設計方案按照數字開關電源設計步驟，首先，完成對數控電源的主功率電路，輔助供電電路、采集電路、單片機工作電路、保護電路等相關硬件模塊的設計。其次，為了滿足數字控制需要，利用基于有效占空比計算法在BUCK電路小信號模型基礎上推導

4、出有限雙極性控制下ZVZCS全橋電路數學模型來提高控制算法設計的理論可靠性，并完成基于PID算法的數字控制器設計。最后根據數字控制系統實現所需要的各種功能對PIC單片機的各個軟件模塊進行配置和設計和基于VxWorks嵌入式系統的控制上位機的軟件設計。
　　利用制作的數字激光電源樣機進行電源的輸出控制精度、紋波系數和轉換效率等相關參數的測試，測試結果證明本課題所設計數控激光電源的性能指標均達到設計要求，能夠滿足實際工程應用的需求，對