电流模块交错并联的光纤激光器电源研制

图6和7是4路交错并联SR—buck的电感电流及其合成波形。图5中4路电流波形相错90°，电流波形波动的峰峰值大约是3．8～6．2 V，图6中的电流合成波形的峰峰值仅为19．937 5～19．937 8 A，由此可见波形交错技术在理论上是极大的降低了SR-buck的电感电流纹波，导致输出滤波电容值和ESR的降低。

3 样机实验
3．1 样机设计
开关电源的印制电路板(PCB)设计需要考虑的PCB和器件的抗电磁干扰和散热。图8是4路LTM4601并联的激光电源PCB的布版图。如此紧凑和小型化的PCB设计是为了能够将电源与激光器密封在同一小型封装内，可以很好地保护脆弱的激光器免受外界环境的影响，防止激光器的损伤，提升激光输出的稳定性；同时激光器与激光电源固定而短的连线，提升了激光电源的输出动态响应，降低了电流浪涌产生的可能。激光电源具有大电流输入和输出的特征，因此PCB版图设计中采用大面积裸露的铜层作为输入或输出大电流路径，保证电流通道低阻抗，同时扩展电源的散热，从而保证电源能够长时间连续大电流稳定工作。电源样机如图9所示。

3．2 实验结果
实验结果如图10所示，实验数据：输入电压5 V，输出电压2．47 V，测量电阻大约0．2 Ω，输出电流12．6 A。此时输出电压纹波仅有2％。

效率测试：实验用56 A的特种二极管作为负载，不同输入电压内的输出电流及效率参见表1。

实验得到大电流二极管负载条件下最大输出电流达到40 A。输出电流值的调节控制，过电压和过电流保护，强制关机功能等功能也得到验证。

4 总结
本文提出一种适用于LD泵浦光纤激光器的4路交错并联SR-BUCK的设计方案，波形仿真和实验曲线结果表明，波形交错技术也适用于电流模式SR-BUCK模块的并联；输出电流值的调节控制表明，输出母线电流电流反馈环可实现并联电源系统的电流模式控制。制成的小体积激光器电源仅有90 mmx36 mm，完全适用于便携式或手持式的光纤激光器。对于高功率密度激光电源，其PCB大电流路径和电源热分布还需要进一步的理论分析和优化。