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AMETEK Sorensen针对激光二极管测验的解决方案

在切割、焊接、通信等行业中,半导体激光二极管被越来越多地广泛应用,逐步替代了传统的激光器,因为激光二极管通常具有效率高、体积小、寿命长等优点。激光二极管实现稳定的光输出有两个常用的模式,恒功率模式和恒

在切开、焊接、通讯等职业中,半导体激光二极管被越来越多地广泛运用,逐渐代替了传统的激光器,因为激光二极管一般具有效率高、体积小、寿命长等长处。

激光二极管完结安稳的光输出有两个常用的形式,恒功率形式和恒流形式。一般在测验时挑选恒流形式,因为恒流形式供应了更快的操控回路和精准的电流环境,便于准确地监测电流。这种测验办法需求一个源来供应脉冲或可变占空比的电流信号,要求测验设备的动态呼应有必要准确可控,电流上升和下降的速度要足够快,电流过冲要尽或许小,最好是到达忽略不计的程度。

可是,一般状况下客户会测验运用惯例的高功率直流电源来供应激光二极管测验所需的能量,但因为惯例的直流电源本质上是电压源,其作业于恒流形式时输出电流的上升和下降速率是有限的,往往无法满意激光二极管测验的所需。且其要到达规划目标的瞬态呼应功能需求指定在 30%到50%的负载改变,考虑到固有的能量存储在其输出滤波电容器,一般至少要求有50%的初始载荷。而这些电源供应的电流改变斜率在抱负状况下也往往只要几十安培每毫秒的量级,间隔激光二极管测验的要求相差甚远。所以,咱们需求一台高功率的电流源来发生这些快速的电流脉冲给激光二极管来完结测验。

阿美特克旗下Sorensen品牌的SFA系列电源正是这样一种共同的产品,是专门为高功率激光驱动器运用规划的快速瞬态呼应的电流源产品,给客户此类测验供应了杰出的解决办法。

SFA电源的电流改变速率要远远高于市场上其他电源,原因在于其运用的电流放大器带宽远高于其他,其输出滤波电容削减了10000多倍。能够完结激光二极管测验要求的测验电流从零开始在极短时刻内上升到很高数值的要求。

咱们运用一台SFA60V/83A/5KW电源来进行一些验证性的测验,测验回路见图1,以证明SFA是针对这类测验的最好的解决计划。电源运用恒流形式,运用外部脉冲发生器作为模拟量程控源操控SFA输出所需的脉冲电流。这个测验计划的操作很简单,但要考虑到电缆的长度,应尽或许的短,以减小引线电感对电流斜率的影响。咱们运用示波器来抓取上升和下降时刻这些要害参数。

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图1,SFA60/83电流源和激光二极管负载

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图2,二极管VI曲线

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图3,二极管电压(顶部),二极管电流(中心),程控信号(底部)

100Hz,10%占空比,50%电流编程,电流输出上升时刻与电压上升时刻有关,可是要远远快于电压的下降时刻因为其被二极管导通电压箝位,因而电流的波形根本符合程控信号。

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图4,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

100Hz,10%占空比,25%电流编程输出。

电流和程控信号十分相似。

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图5,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

100Hz,10%占空比,60%电流编程输出。

电流和编程信号十分相似。

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图6,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

500Hz,50%占空比,25%电流编程输出。

电流和程控信号十分相似。

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图7,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

500Hz,50%占空比,50%电流编程输出。

电流和程控信号十分相似,有50μs延时。留意此刻并无过冲。

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图8,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

500Hz,50%占空比,100%电流编程输出

电流和程控信号十分相似,有50μs延时。此刻有大约10%的过冲,因为其现已输出最大值电流。

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图9,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

1kHz,20%占空比,50%电流编程输出

电流和程控信号仍然比较挨近,有50μs延时。

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图10,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

1kHz,6%占空比,50%电流编程输出。

因为脉宽很窄,电流并未到达设定的峰值。

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图11,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

1kHz,30%占空比,100%电流编程输出。

因为固有的延时和电流上升时刻,输出电流在脉冲波形完毕前约50μs刚刚到达设定的峰值。

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图12,二极管电流(顶部)和程控信号(底部)

1kHz,5%占空比,100%电流编程输出。

因为固有的延时和电流上升时刻,输出电流并未能够在脉冲波形完毕前到达设定的峰值。

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图13,二极管电流(顶部)和编程信号(底部),10个二极管的状况

500Hz,50%占空比,50%电流编程输出

输出电流和编程信号仍然相符,可是相较于图7的40个二极管时的状况会有一些细微的过冲,下降时刻也有所延伸。

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图14,二极管电流(顶部)和编程信号(底部),2个二极管的状况

288Hz,25%占空比,100%电流编程输出

输出电流和编程信号仍然相符,可是相较于图13的10个二极管时的状况会有一些更多的过冲,下降时刻也明显延伸。

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图15 电压上升和下降时刻,二极管和电压下降(2,20,40二极管)

总结

从以上测验成果能够看出,运用一个具有高斜率电流改变才能的电流源去完结激光二极管测验是一个十分恰当的计划。它能够完结在微秒数量级的时刻内电流的快速上升和下降。SFA能够供应十分杰出的呼应速度和保真度,除非脉宽下降到了十分低的程度。只要当脉冲宽度下降到200μs以下时,因为电源固有的上升和下降速率,其能够到达的电流峰值会跟着脉宽时刻削减而削减。由图15能够看到,添加二极管数量,电流上升时刻也略有添加,这是因为和电压上升时刻有所相关。别的请留意电流下降时刻会跟着二极管数量的削减而急剧添加。关于低脉冲宽度的状况,因为所需电流增大,咱们会引荐更大电流值的SFA类型。SFA系列产品涵盖了功率从5W到30KW,电压从60到160VDC的规模,其输入电压则供应了三相沟通208V,400V和480V三种挑选。

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