為激光器供電是一項(xiàng)精細(xì)的工作，因?yàn)榧す馄鞣浅Ｃ舾�，容易損壞。一個(gè)僅持續(xù)幾微秒的電流過大的單脈沖就會(huì)使激光二極管的發(fā)光面過熱并損壞。雖然激光二極管驅(qū)動(dòng)器是最安全和最有效的激光供電方法，但在某些情況下，工作臺(tái)電源可能是一種選擇。答案取決于應(yīng)用程序和所討論的特定臺(tái)式電源的性能。

在使用臺(tái)式電源為激光器供電之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行徹底的測試和表征。需要評(píng)估工作臺(tái)供應(yīng)中包含的控制和安全措施的質(zhì)量，以確定其是否合適。

臺(tái)式電源的問題

1） 危險(xiǎn)電流控制

激光二極管本質(zhì)上是一種電流敏感器件，需要恒定電流才能正常工作。

圖1顯示，電壓的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致電流的大幅變化。當(dāng)使用電壓控制的工作臺(tái)電源時(shí)（只有輸出電壓是可調(diào)的），微小的調(diào)整會(huì)迅速產(chǎn)生意想不到的電流大變化，并很容易使激光器超過其最大額定值。切勿使用電壓控制電源。

圖1所示：一個(gè)假想的激光二極管的電壓-電流性能

2） 不可預(yù)測的通電

工作臺(tái)電源在啟動(dòng)時(shí)是不可預(yù)測的（圖2）。即使電壓設(shè)定點(diǎn)為零，初始加電也會(huì)產(chǎn)生短暫但較大的電流尖峰。這種尖峰可以達(dá)到非常高的電流，可能只持續(xù)幾微秒或毫秒，但會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞激光器。

3） 響應(yīng)時(shí)間慢

作為對(duì)問題二的回應(yīng)，一些用戶可能會(huì)想在連接激光之前打開零伏的工作臺(tái)電源，讓它穩(wěn)定下來。在這種情況下，在激光器連接之前，電路是打開的。即使設(shè)定點(diǎn)為零，通常也會(huì)有一個(gè)小電壓存在。當(dāng)連接到激光器完成時(shí)，由于電源對(duì)幾乎為零的阻抗負(fù)載作出反應(yīng)，電流可能會(huì)迅速飆升。工作臺(tái)電源將通過將電壓帶回接近零的設(shè)定值來響應(yīng)，但該響應(yīng)將不夠快，無法保護(hù)激光。

圖2：假設(shè)的工作臺(tái)電源在通電時(shí)的電流響應(yīng)

4） 有限電壓和電流保護(hù)

唯一剩下的選擇是將激光器連接到工作臺(tái)電源，電壓和電流設(shè)定點(diǎn)為零。假設(shè)工作臺(tái)電源在通電時(shí)不允許電流尖峰，那么隨后電壓和電流的增加仍然存在固有風(fēng)險(xiǎn)。工作臺(tái)電源通常不是為了以必要的速度從電壓控制過渡到電流控制而設(shè)計(jì)的，并且可能會(huì)波動(dòng)到足以損壞激光器。即使是具有電流限制的工作臺(tái)電源，在過電流情況下通常也不足以保護(hù)激光器。

5） 其他缺失的保障措施

替補(bǔ)席用品幾乎肯定會(huì)缺少其他保障措施，包括：

• 接觸保護(hù)不良：當(dāng)連接恢復(fù)時(shí)，許多工作臺(tái)電源將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其電流限制。
• 過電壓保護(hù)：當(dāng)電壓超過預(yù)設(shè)限制時(shí)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)關(guān)閉。
• 短路保護(hù)：電源關(guān)閉時(shí)激光器發(fā)生機(jī)械和電氣短路。
• 其他工程保護(hù)，如交流電源故障時(shí)的安全關(guān)閉和電氣隔離。

面對(duì)所有這些潛在的困難，驗(yàn)證特定工作臺(tái)電源是否適合應(yīng)用的唯一方法是充分描述其性能。

表征臺(tái)式電源的性能

表征臺(tái)式電源需要能夠測量快速電壓和電流瞬態(tài)的設(shè)備，同時(shí)盡量減少測量過程中對(duì)電源性能的影響。電阻器與電源串聯(lián)，并測量電阻器兩端的電壓以得出電流。然而，添加串聯(lián)電阻器會(huì)改變回路的動(dòng)態(tài)，并產(chǎn)生不同且不準(zhǔn)確的電源性能圖。

圖3：具有電流限制的電壓控制臺(tái)式電源的假設(shè)性能

雖然這可能并不總是實(shí)用的，但更好的選擇是使用非接觸式直流電流探頭來測量電流，這不會(huì)改變控制回路的動(dòng)態(tài)，因此不會(huì)影響測量。在任何一種情況下，都需要帶寬至少為300 MHz的示波器來捕捉任何瞬態(tài)事件。使用電流感測電阻器還需要了解電源和示波器使用的接地方案。如果電源的輸出也接地，則可能會(huì)形成電流回路并損壞設(shè)備。只有當(dāng)操作員完全意識(shí)到這樣做的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，才應(yīng)使用接地提升插頭斷開接地來浮動(dòng)示波器。

另一個(gè)考慮因素是測試期間使用的負(fù)載。顯然，不應(yīng)該使用激光器本身——表征的重點(diǎn)是首先確保電源與激光器一起使用是安全的。激光器可以通過使用高速整流二極管來近似，串聯(lián)足夠數(shù)量的二極管來產(chǎn)生與激光器相同的工作電壓。確保選擇具有足夠電流處理能力的整流二極管，并在必要時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行散熱。

然后需要模擬工作臺(tái)電源響應(yīng)的各種操作條件。首先，將負(fù)載連接到電源，并在以下情況下測量當(dāng)前性能，以及可能相關(guān)的任何其他情況：

• 打開和關(guān)閉電源幾次。
• 在開路狀態(tài)下啟動(dòng)電路，然后閉合電路。
• 從一個(gè)電壓和電流設(shè)定點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)。
• 測試間歇性連接，例如由電纜松動(dòng)引起的連接。
• 如果電源接受函數(shù)發(fā)生器輸入，請(qǐng)?jiān)谶B接到函數(shù)發(fā)生器時(shí)測試工作臺(tái)電源的性能。
• 如果工作臺(tái)電源在這些情況下表現(xiàn)良好，則可能適用于激光應(yīng)用。

什么時(shí)候使用激光工作臺(tái)電源?

臺(tái)式電源通常在高功率應(yīng)用中更成功（例如，使用60-A條形激光器），在這種應(yīng)用中，功率可以分布在多個(gè)光產(chǎn)生面上，因此對(duì)功率尖峰的容忍度更高。低功率激光器很容易損壞，對(duì)尖峰和功率傳輸差的容忍度要低得多。

無論如何，仔細(xì)表征電源對(duì)于降低激光損壞的風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。最終，最好的選擇可能是使用激光二極管驅(qū)動(dòng)器。激光驅(qū)動(dòng)器將包括各種特定于操作激光器的保護(hù)措施。即使是最便宜的激光驅(qū)動(dòng)器也能提供比臺(tái)式電源更好的保護(hù)、更高的精度和更好的性能。

轉(zhuǎn)自：光子位

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