Источник тока для питания лазерного диода - 50V 200A., Выбор топологии. Опции

[ADOWWW]

Приветствую коллег!
Сейчас разрабатываю драйвер для питания линейки лазерных диодов.
Входное - 200В, получаю с банка конденсаторов, выход регулируемый от 100 до 200А, напряжение не более 50В.
Работа в импульсном режиме, на разных частотах и скважностях, но мощность на более 3кВт.
На счету есть пара драйверов, но на более скромные токи. Потому хотел спросить зал, на счёт топологии.
Однофазный вариант отмёл сразу, думаю в сторону или многофазной системы или несколько драйверов работающих синхронно в параллель.
Но не как не могу определиться с выбором контроллера. Да и вообще, послушал бы мнение более опытных коллег.

[khach]

Только помните- минимальный выброс на переднем фронте и лазеру прийдет COD. Даже наносекундные иголки не допустимы. Иногда еще требуется заданная скорость нарастания- опадания фронта- спада и пьедестал подпорогового тока. Поэтому обычно всегда есть линейный каскад последовательно с импульсником, а ОС импульсной части подчинена линейной по закону минимизации потерь.

[pokos]

Только помните- минимальный выброс на переднем фронте и лазеру прийдет COD.

Да, это нелюзя забывать.
В случае требования точного соблюдения и ширины импульса, и энергии придётся линейный каскад ставть палюбэ.

[khach]

В случае требования точного соблюдения и ширины импульса, и энергии придётся линейный каскад ставть палюбэ.

Там все намного хуже. Судя по описанию это мощный лазербар параллельно- последовательный. В момент начала генерации ( на пороговом токе) напряжение на лазерном диоде может просеть на 0.1-0.2 вольта, а у такого лазербара и на пару вольт. Схема стабилизации тока может сойти с ума, поэтому это место на характеристике надо проходить "в ручном режиме". Далее, эффективность холодного лазерного диода слишком велика, и если дать импульс со слишком крутыми фронтами, лазер уничтожит сам себя по оптическом пробою на зеркалах. Поэтому надо дать кристаллу прогреться, а потом стабилизировать мощность, т.к в течении импульса он продолжает греться и эффективность падает.
На предимульсе обычно калибруют все средства измерения ( датчики мощности, сбрасываются интеграторы полной энергии импульса итд) поэтому часто требуется давать строб на предимпульсе для схемы управления.
Короче, очень желательно иметь прямой контакт с конструктором оптиком- лазерщиком, иначе лазербар спалите только.

[pokos]

... и если дать импульс со слишком крутыми фронтами, лазер уничтожит сам себя по оптическом пробою на зеркалах.

Собсно, я об этом и спрашивал про двустороннее ограничение, да. Добавлю только, что иголки тока даже на 20% выше максимально допустимого приводят к заметной деградации резонатора лазера с двусторонним ограничением. Если злоупотреблять, процесс приобретает лавинный характер.
Правильный передний фронт можно сделать, разбив импульсный силовой ключ на несколько параллельных с задержками включения. Так можно увеличить КПД чисто аналогового стаба, который будет последовательно с импульсной частью схемы.
В принципе, на аналоговом стабе можно держать не более 100мВ падения напруги на полке импульса, если немножко захитрить его режимы. 200А - это всего 20 Вт рассеиваемой - копейки. Главное, чтобы стаб сдюжил пиковую мощность при включении и выключении.

Короче, очень желательно иметь прямой контакт с конструктором оптиком- лазерщиком, иначе лазербар спалите только.

Я бы попросил у разработчика образцовые профили тока и напруги на разных режимах.


Не вижу необходимости в гигантских низковольтных кондюках. Их должно быть не больше тех, которые обеспечивают устойчивость ООС импульсной части схемы.
Работа с "подпором" резко облегчает строительство остальной схемы, да.

[khach]

Добавлю только, что иголки тока даже на 20% выше максимально допустимого приводят к заметной деградации резонатора лазера с двусторонним ограничением.

Ноль лишний. Не 20% а 2%, если работаем близко к максимальнйо мощности лазера. Да еще обычно вершину имульса приходится плавно поднимать в течении длительности импульса для компенсации падения эффективности ЛД при разогреве в процессе импульса. Т.е вершина импульса наклонена слегка вверх, процентов на 5-10 ток растет. Ну это конечно если нужна точная метрология по энергии импульса твердотельного лазера, котроый этим ларезбаром накачивается. Иногда можно обойтись и без таких штучек.

Если давать чистый прямоугольник по току то получится так как на рисунке- очень мощная короткая игла света на переднем фронте ( которая может убить ЛД), потом спад мощности в течении импульса.