CPLD在高功率CO激光器开关电源驱动中的应用

摘要

高功率电源技术是CO2激光器的关键单元技术，而激光器开关电源的驱动电路是电源装置的重要环节，对电源的性能有很大影响。为了提高CO2激光器开关电源的性能，加强CO2激光器整机输出功率的稳定性，克服传统的功率器件驱动控制信号实现复杂、电路体积大、抗干扰能力差等缺点，对高功率轴快流CO2激光器开关电源驱动系统进行了研究。
　　 设计了一套高电压开关电源驱动控制系统。该系统主要采用了DSP与CPLD结合的PWM信号产生、分配及检测处理方式，以CPLD为驱动控制系统信号处理核心，以自带保护功能的智能功率模块为功率器件，采用了光电耦合器隔离的驱动形式。
　　 CPLD模块完成开关电源中驱动控制电路与智能功率模块之间的接口功能，检测主控板信号的有效性，并反馈IPM智能功率模块的故障信号，实现对功率模块的高效驱动和有效保护。通过改写CPLD中的Verilog HDL源代码和使用在系统可编程技术实现驱动逻辑的改动和系统调试。以光纤作为驱动和故障信号的传输介质，提高了信号传输的准确性和可靠性。串联的多级驱动形式提高了电路板的普适性和可扩展性，有效地实现对激光器中多路放电管的供电，为放电管稳定放电、提高CO2激光器的功率提供了基础。
　　 试验表明，基于CPLD的驱动控制系统具有良好的驱动及保护功能，实际应用于2.5～4kW轴快流CO2激光器开关电源中，实现了开关频率为17kHz，电压为20kV的电源供电，为激光器的高性能工作奠定了基础。