光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等优点,尤其是高功率的光纤激光器,在3D打印、激光加工等领域广泛应用。高功率光纤激光器对驱动电源的要求较高,国内外的相关产品价格也较高。本文针对某单位新研制的2000W以上的光纤激光器驱动电源的技术要求,采用模块化的设计方法研制了一款高效率、低成本,并且具有较高稳定性和可靠性的激光器驱动电源。主要工作如下:1.根据新研制的光纤激光器驱动电源要求的参数指标,采用恒流源来设计驱动电源模块,以实现电源功率输出稳定、功率调节范围大的特性。每个模块的驱动功率达750W,恒流输出0-15A。采用压控电流源的方法来设计恒流源,用功率MOSFET作为调整管,为激光器提供高效稳定的输出电流。为了提高系统的稳定性,本文选取了高精度采样电阻来获取主电路中输出信号的实时数值,通过反馈单元直接与参考电压进行比较,微调其功率MOSFET源极与栅极间电压,实现对电流的精确调整。为了提高系统的可靠性,在硬件电路方面,系统采用了模块化设计,并根据参数指标要求设计了过流保护电路、防浪涌电路、微处理器电路以及辅助电源电路。2.本文采用STM32高性能处理器为驱动电源的主控芯片,并设计了自动控制程序为负载器件提供保护。另外,为了适应不同场合的应用,本文采用了普通工作模式和高精度工作模式两种驱动方式,在高精度工作模式下利用了高精度电流控制算法以实现驱动电流的精确控制。两种模式可根据需要自由切换,操作简便。3.根据驱动电源的设计技术要求,本文采用基于电源控制系统的PI算法设计开发了高精度控制电流算法程序。为了提高输出电流精度,本文对控制信号进行限制,以防止系统输出电流发生波动。实验数据表明,相比于普通工作模式,系统输出电流值在电流稳定性上至少提高3.12%,在误差精度上至少提高50.88%,可达到最优化控制的目的。本文对研制完成的样机进行最终实验测试,测验结果表明,单个模块的连续输出电流为0-15A,功率达750W,精度达0.1%,纹波系数小于1%,电流稳定性系数小于0.1%,各项参数均满足或超过技术指标的要求。此外,设计的模块可并联使用,根据不同功率需求,可灵活组合,从而获得高功率的光纤激光器驱动电源,具有体积小,散热效果好,精度高,成本低等优点。