数字式激光高压开关电源控制系统设计文献综述

 2022-08-04 09:08

一、选题的目的及意义

电源电源是向电子设备提供功率的装置,其中,电源的控制系统是整个电源系统的心脏。电源功率的大小,电流和电压是否稳定,将直接影响电子设备工作性能和使用寿命。

电源常见类型有交流稳压电源与直流稳定电源。开关电源应用于交流稳压具有稳压性好,控制功能强,易于实现智能化的优点,是非常具有前途的交流稳压电源;应用于直流稳定电源相比于线性电源具有工作损耗小,功率密度大,体积小重量轻的优点。此外,开关电源还具有稳压范围宽、输出滤波电容容量小、电路形式灵活多样等优点。因此,常规开关电源目前广泛用于雷达、通信及家用电器等电子设备中。

高压电源属于特种电源但是在无论民事领域还是军事领域都有广泛应用,譬如医用CT机、激光打孔机、真空管雷达、电磁炮等。由于电子设备的飞速发展,对这大功率、高电压的电源需求也越来越大。

激光技术作为一门高新技术自20世纪60年代发展至今,应用于诸如光电技术、激光加工技术、激光监测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光通信、量子光学等领域。极大地推动了航天、军事、医学、通信等行业的技术发展。激光与可见光相比,其主要特点是功率高、发散角小、单色性好,输出的光脉冲窄和输出光谱可连续调谐。

本课题中定义数字式电源为:采用DSPIC数字信号控制器实现PWM信号的输出、控制、检测,对电源电压进行过压、过流保护等一系列功能,同时采用CAN总线式通讯方式来实现上位机与下位机信息的显示交流、信号的控制。目前常用开关电源为模拟式,然而,模拟控制电路的输出会随着外界温度和电源电压的变化,以及器件的老化等因素而发生变化,因此系统的可靠性、稳定性势必会受到很大的影响。相对的,对于一个给定的输入信号,如果噪声信号不使其超过阈值,数字电路的输出状态不变。因此数字电路的工作可靠,稳定性好,抗干扰能力强。数字电源的优势还体现在反馈回路的离散控制和能量管理与通信,可编程性,高速度、低功耗,便于集成、成本低廉,易于设计。基于以上优势,显而易见得,数字电源在众多领域将取代模拟电源。

本课题的主要目的就是设计基于DSP控制的高压激光开关电源控制系统,通过信号检测反馈调节保证电路安全,通过AC/DC转换器、IGBT驱动模块、升压变压器等模块在提高电路在运行实现如下技术指标:电源次级能产生大于20000V的高压,变压器次级额定电流为100mA,DSPIC输出谐振频率达40KHz,检测各路信号并及时反馈给单片机,对变压器次级电流能进行10mA-100mA的智能控制。

二、课题的研究现状

1.数字电源控制发展现状

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