近年来随着激光技术的快速发展,大功率半导体激光器在医疗、通信以及军事领域得到大量使用。激光器是一种依靠电流注入为其激励的半导体器件,其运行特性以及寿命主要是取决于其驱动电源的性能。因此,设计适用于大功率激光器的稳定可靠且高性能输出的恒流源具有重要意义。本文针对激光器的伏安特性,设计了一种级联型高稳定低纹波输出的激光器驱动电源。本文的主要内容如下:(1)根据半导体激光器的伏安特性分析,考虑到其对于驱动电源在电气隔离以及电流纹波等方面的严苛要求,本文采用一种隔离级联型的驱动电源结构,其中源变换器采用双管正激拓扑结构,而负载变换器选用交错并联拓扑结构。为了能有效降低输出电流纹波,本文提出一种新型控制方式,即通过采样输出电压,并将其两倍值作为源变换器的电压闭环给定值,以使得负载变换器两路占空比始终处在近似50%的最佳工作区,从而实现级联型系统始终维持在理论零纹波输出的最佳状态。(2)详细分析了源负载级拓扑的工作模态,设计与之匹配的硬件电路。并分别推导出CCM模式下源负载级拓扑的小信号模型,以及闭环相关的传递函数。引入Middlebrook稳定判据进行级联系统的稳定性分析。(3)对级联变换器闭环阻抗进行优化分析,讨论了环路增益与端口阻抗的关系,并对比了Ⅱ型与Ⅲ型补偿器对于闭环阻抗的影响,分析了负载特性对于稳定性的影响,并完成源负载级的闭环设计。(4)对源级开环与源负载级闭环控制方式下,讨论了级联系统端口阻抗的影响因素;同时通过搭建级联电源系统的实验平台完成了相关实验波形的采集,进一步验证了本文中理论分析的可靠性,完成激光器对于高性能电源特性的要求。