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

[_Sergey_]

Я так понимаю, это реальный импульс.
Уже есть схема, реализующая ваши потребности?
Чем она вас не устраивает?

[ADOWWW]

Я так понимаю, это реальный импульс.
Уже есть схема, реализующая ваши потребности?
Чем она вас не устраивает?

С чего Вы взяли, что она не устраивает ? Отлично работает.

Сварочный инвертор - неубиваемый косой полумост с управлением по пиковому току.

Косой мост, это веСчь Сколько я с ним намучился. Правда добил таки.
Надо попробовать, на сколько быстро он будет отрабатывать стабилизацию тока по холодной стороне.

[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.

[ADOWWW]

Да, по поводу лазера вы правильно заметили, я просто не стал вдаваться в дебри.
Обычно есть второй источник, который даёт непрерывный "цокольный ток", не много, пара ампер.
Когда приходит рабочий импульс, он просто подпирает этот источник.
В моём варианте, цокольный ток будет давать сам драйвер, т.е. он будет всегда включён,
а импульс будет только изменять параметры токовой ОС.
Что касается линейного драйвера, то это конечно было бы идеально. Но возникают другие трудности.
Да и конденсаторы придётся ставить на низковольтную часть.
А это существенно увеличит их ёмкость, при соблюдении величины энергии.

[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.

[ADOWWW]

Я так понимаю, что крутой передний фронт скорее зло, чем необходимость ? А если просто плавно повышать ток, в течении пары десятков микросекунд ?
Это время можно точно забить на компонентном уровне и учитывать при управлении.

На счёт компенсации падения оптического выхода, я несколько лет назад делал лабораторный образец с вычислением параметров и компенсацией.
Но это практически трудно реализуемая в нашем случае задача. Самое главное - невозможность контролировать мощность излучения во время работы.
Значит только предварительная калибровка. Много разных диодов, различные режимы, необходимость "горячей " замены и т.д.
Вобщем смирились ))

зы. Лазер не для накачки, это медицина, непосредственное воздействие на кожу.

[khach]

На эти вопросы даст ответы только конструктор- оптик-лазершик. Если это ЛД накачки твердотельного лазера, то затянутый фронт может создать неправильную заселенность уровней в твердотельном активном элементе например, и потом вместо одного мощного импульса мы получим пичковую генерацию.
По поводу коррекции вершины импульса- применялся аналоговый ГЛИН, крутизна которого выставлялась по предидущим импульсам.

[_Sergey_]

Топология преобразователя здесь, по ходу, дело десятое..

[khach]

Топология преобразователя здесь, по ходу, дело десятое..

Ну не совсем. Если это промышленный лазер где надо бороться за энергоэффективность в том числе, чтобы выиграть с конкурентами, так там совсем экзотичесике схемы встречаются, типа индуктивного накопителя энергии импульса с рекуперацией в источник после импульса. Намного выше КПД чем у конденсаторного накопителя.

[_Sergey_]

Индуктивный накопитель более энергоемкий..

А как импульс тока сформировать? Параллельными нагрузками?

[pokos]

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.

Думаю, что картинки не про выходную мощность, а про ток структуры. Видны характерная ёмкостная иголка и переходный процесс в схеме и линии питания.
На термоэффектах таких узких иголок не бывает. Термоэффект хорошо виден на картинке, которую дал камрад ADOWWW, причём, заметно, что у драйвера сформировано хорошее нарастание, но низковато выходное сопротивление, либо чисто индуктивный накопитель с отсечкой тока.

Сообщение отредактировал pokos - Oct 20 2017, 12:10

[khach]

Думаю, что картинки не про выходную мощность, а про ток структуры. Видны характерная ёмкостная иголка и переходный процесс в схеме и линии питания.

Именно про выходную оптическую мощность лазера. В электрических сигналах нет никакой иголки- там специальный драйвер с дифференциальным токовым ключем- ток сначала устанавливают на электрическом эквиваленте лазерного диода, а потом "перебрасывают" на реальный ЛД. Это именно термоэффекты прогрева самого лазерного кристалла, характерны как раз для мощных арсенид-галлиевых лазеров.