來源：羅姆半導(dǎo)體社

自從激光被發(fā)明以后，各種的應(yīng)用隨即發(fā)展起來，但真正能應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品是在半導(dǎo)體激光(或稱激光二極體,LaserDiodeLD)發(fā)明之后，特別是在1977年發(fā)明的面射型激光(VCSEL)，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光具有輕巧、電光轉(zhuǎn)換效益高、低消耗功率、壽命長、及易由電流來控制其光輸出功率、且調(diào)制頻率可達(dá)10GHz以上等特性。這些特性使它可廣泛應(yīng)用于資訊處理、光纖通訊、家電用品等民生消費(fèi)電子產(chǎn)品上，未來半導(dǎo)體激光將帶動另一波的光電消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)。

半導(dǎo)體激光管LD的電源設(shè)計(jì)

半導(dǎo)體激光管(LD)和普通二極管采用不同工藝，但電壓和電流特性基本相同。在工作點(diǎn)時(shí)，小電壓變化會導(dǎo)致激光管電流變化較大。此外電流紋波過大也會使得激光器輸出不穩(wěn)定。二極管激光器對它的驅(qū)動電源有十分嚴(yán)格的要求;輸出的直流電流要高、電流穩(wěn)定及低紋波系數(shù)、高功率因數(shù)等。隨著激光器的輸出功率不斷加大，需要高性能大電流的穩(wěn)流電源來驅(qū)動。為了保證半導(dǎo)體激光器正常工作，需要對其驅(qū)動電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。并且隨著高頻、低開關(guān)阻抗的MOSFET技術(shù)的發(fā)展，采用以MOSFET為核心的開關(guān)電源出現(xiàn)，開關(guān)電源在輸出大電流時(shí)，紋波過大的問題得到了解決。

半導(dǎo)體激光器的開關(guān)電源紋波抑制研究

該電源輸出電流為10A，輸出電壓為12V，主要用于驅(qū)動半導(dǎo)體激光器。為減小輸出電流紋波，提高激光功率穩(wěn)定性，研究分析了幾種抑制紋波的方法，包括濾波法，多路疊加法等。該電源的設(shè)計(jì)采用主、副電源的思路，從主電源采集紋波信號反饋給副電源的控制端，從而使主副電源輸出疊加后保持較小的輸出紋波。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法可以使紋波系數(shù)保持在1%，使得性能有所提高。

近年來，開關(guān)電源以其體積小，重量輕，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工程領(lǐng)域、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科學(xué)研究等方面有著越來越廣泛的應(yīng)用。本文著重解決一款能輸出10A電流12V電壓的特殊恒流源的紋波抑制問題，專門用于大功率的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動。該激光器需求高穩(wěn)定的光功率輸出，激光器輸出光功率的穩(wěn)定性是一個(gè)主要參數(shù)，半導(dǎo)體激光器的光功率穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在輸入電流的穩(wěn)定性，輸入電流的紋波越小光功率穩(wěn)定性越好。目前，解決開關(guān)電源紋波的方法有若干種，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，由于輸出電流是10A的大電流，一般的方法不能適用。本文通過對比濾波法提出雙路并聯(lián)法，旨在大電流情況下進(jìn)一步減小電流輸出紋波。

通常開關(guān)電源把電網(wǎng)提供的交流電經(jīng)過整流濾波轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，開關(guān)管的高速開通和關(guān)斷，就會引起輸出電壓的波動，在輸出回路中的快恢復(fù)二極管和電感也會引起輸出電壓的波動。這些高頻低頻的波動總和就形成了輸出的紋波，包括電壓紋波和電流紋波。

開關(guān)電源中紋波的來源有很多原因，其中MOS管開通關(guān)斷所產(chǎn)生的紋波是主要原因之一。當(dāng)開關(guān)管開通關(guān)斷時(shí)都會有一個(gè)上升時(shí)間和下降時(shí)間，這時(shí)就會在電路中引起一個(gè)同頻率的噪聲。輸出回路上的電感也會隨著充電放電產(chǎn)生一個(gè)噪聲，同時(shí)也會有漏感產(chǎn)生。在導(dǎo)線與導(dǎo)線之間，元器件的引腳之間還會存在各種寄生電感也是產(chǎn)生波紋的一個(gè)原因。

審核編輯 黃昊宇