激光电源课程设计指导书

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1、激光电源课程设计指导书49目录1电源基本知识31.1电源的种类31.2稳定电源82整流和滤波电路122.1整流电路122.2滤波电路223半导体激光二极管稳流电路323.1半导体激光二极管结构323.1.1激光二极管323.1.2光电二极管323.2电路结构及其工作原理333.3电源与慢启动保护343.4半导体激光二极管的功率取样与保护电路353.5参考基准电压363.6功率控制电路373.7恒流控制电路383.8恒流设计中应注意的事项394课程设计要求41参考文献43附录44491电源基本知识1.1电源的种类电源，从字面上就可以推想到这是一种能够源源不断地提供电流

2、的设备。常用电源分类的方法有很多，例如按供电期间电源电压的极性(或电流流动的方向)是否改变来区分，可以把电源分为交流电源和直流电源两大类。其中电源电压的极性或电流的方向随时间变化的电源即为交流电源，电源电压的极性或电流的方向不随时间变化的电源即为直流电源。按电源电压的高低来区分，又可以把电源分为高压电源和低压电源两大类。按在供电期间电源电压(或电流)是否稳定来区分，则可以把电源分为稳定电源和非稳定电源。可见从不同的角度去观察，得到的分类结果也不一样。下面介绍最常用的两种电源：交流电源和直流电源。一、交流电源如上所说，交流电源是指供电期间电源的电压或电流的流动方向随时

3、间不断变化的一种电源。在一个直角坐标系中，如果用电源的电压或电流作为垂直的纵轴，以时间为水平的横轴，我们就可以在这个直角坐标系统中画出交流电压或电流随时间变化的波形曲线。画出来的这条波形曲线一定是一部分在横轴(时间轴)的上方，另一部分在横轴的下方，如图1-1所示。假设横轴上面的部分为正，那么横轴下面的部分就为负。49（a）正弦交流电（b）锯齿交流电（c）矩形交流电（d）脉冲交流电图1-1各种交流电的波形交流电有周期性交流电和非周期交流电之分。电压或电流波形随时间有规律地按一定的周期变化和重复的交流电称为周期性交流电；电压或电流波形随时间呈无规律变化的交流电称为非周期

4、交流电。对于周期性交流电来说，我们把它的波形每重复一次所需要的时间间隔称为一个周期，通常用字母T表示。这个周期的倒数，也就是计算在一秒钟里面重复的次数，计算出来的数字就称为交流电的频率，用字母f表示。交流电的周期一般以秒(s)、毫秒(ms)、微秒(μs)为单位；频率一般以赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)、兆赫兹(MHz)为单位。换个角度，如果将交流电变化一个周期认为是变化了一个360度(即2π)，那么在一秒钟里转过的频率f乘以2π就成了该交流电的角频率，通常用ω来表示，即角频率ω=2πf，角频率以每秒弧度(rad/s)为单位。交流电的波形可以是各种各样的，常见的有正弦

5、波、方波、三角波、锯齿波等。特别需要指出的是，波形为正弦曲线的交流电，在实用和理论分析方面都有着极其重要的价值。任何其他复杂形状波形的交流电，都可以看成是由一个直流电和无限多个不同频率的正弦波交流电叠加而成的。我们平时所说的交流电，绝大多数指的是正弦交流电。49交流电的大小和方向时时刻刻都在发生着变化，表示其大小的方法较多。例如对于普通的标准正弦波交流电，它的大小可以用峰值、有效值、平均值等表示。峰值。它是从交流电压u(或交流电流i)波形瞬时值的角度定义的，指交流电在一个周期内，交流电压或电流瞬时能够达到的最大值。符号用umax或imax表示，其中u、i表示电压或电

6、流，下标max表示最大值。正弦交流电可以用峰值表示法表示为u＝umaxsinωt。有效值。它是从热功率的角度定义的。如果一个交流电加在一个电阻上所产生的热功率与另一个稳定的直流电加在同一个电阻上产生的热功率相等，这个直流电的电压或电流值就称为被测交流电的电压或电流的有效值。有效值常以大写的U或I来表示。根据计算，正弦交流电压的有效值U为其最大瞬时值umax的倍，即umax=U。电流的表示方法也一样。因此，正弦交流电又可以用函数表示为u=sinωt。平均值。它是指在一段时间内将交流电压(或电流)的大小取平均数，即计算交流电压(或电流)波形在一段时间内的积分平均值。简单

7、地讲，交流电流的平均值等于一段时间内流过电路的总电荷数与这段时间的比值。电压平均值等于电流平均值与电路电阻的乘积。正弦交流电的平均值一般指正半周期内的平均值，可以计算出其值等于峰值umax的倍。通常情况下，我们说一个交流电源的电压是多少伏，是指它的有效值是多少伏。例如，我们平时用到的最多的220V交流电，指的是这个交流电源电压的有效值为220V。它的峰值并不是220V，根据上面的公式，我们可以很方便的计算出它的峰值电压实际上为311V。因此，考虑电路中电子元器件的耐压时，必须按照它在电路中可能承受的交流峰值电压大小来考虑，而不能只考虑有效值的大小。比如，用在22