基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统技术方案

本发明专利技术提供了基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，由测试主机、AC/DC电源和测试工位组成,所述测试工位内部包括通讯及控制模块、可调DC/DC电源和恒流电路,多个测试工位构成一组测试工位；所述测试主机控制AC/DC电源开关机，所述AC/DC电源将工频交流电变换为直流电为一组测试工位供电，所述通讯及控制模块接收测试主机测试命令控制恒流电路实现恒流驱动，并采集恒流电流形成测试数据。本发明专利技术采用分布式中小容量AC/DC电源对每组测试工位供电，测并试工位内部配置可调DC/DC电源,在恒流驱动电源进入稳态工作后，能进一步精调可调DC/DC电源的输出电压,具有配置灵活，可靠性高、能耗低等优点。

Screening and Testing System of Single-tube High Power Laser Based on Distributed Constant Current Driving Power Supply

The invention provides a single-tube high-power laser screening test system based on distributed constant-current driving power supply, which consists of a test host, an AC/DC power supply and a test station. The test station includes a communication and control module, an adjustable DC/DC power supply and a constant-current circuit, and a set of test stations are composed of a plurality of test stations. The test host controls the AC/DC power switch machine, and the AC/DC power supply will work. The communication and control module receives the test command from the test host and controls the constant current circuit to realize the constant current drive, and collects the constant current to form the test data. The distributed small and medium capacity AC/DC power supply is used to supply power to each test station, and the adjustable DC/DC power supply is arranged inside the test station. After the constant current driving power supply enters the steady state, the output voltage of the adjustable DC/DC power supply can be further fine-tuned, which has the advantages of flexible configuration, high reliability and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统
本专利技术涉及大功率激光器老练筛选测试及恒流驱动电源
，更具体的说，尤其涉及基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统。
技术介绍
老练筛选是指产品在出厂前对其施加一定的工作应力，观察其工作状态和性能退化程度，并据此来发现不合格产品，减少产品交付客户后的早期失效数量，是剔除不合格产品，提高现场可靠性的有效手段。在大功率单管激光器的老练筛选测试中，经常需要根据不同产品的特点来制定测试方案，例如不同产品工作电压和电流各异，此外还常需要施加交变的工作应力来加快测试进度。激光器采用恒流驱动方式，其中驱动电源的效率是影响测试成本的关键因素。但是现有的用于激光器老练筛选测试的恒流驱动电源存在电源模块输出电压无法在线调节，导致恒流驱动模块功耗高,效率低，发热量大，并需要额外增加冷却系统等问题，一方面造成系统测试功耗增加，测试成本居高不下；另一方面冷却系统也大幅提高了测试系统造价和成本。同时，现有装置采用集中供电方案，一方面电源模块功率大、价格高，如果发生故障会导致整个测试系统无法正常工作，另一方面配置不灵活，不能同时对不同系列激光器进行老练筛选测试，对于未能进行满负荷测试的工况，集中供电方式的效率优势无法发挥。有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种低功耗、低成本、配置灵活的基于分布式高效恒流驱动电源的单管大功率激光器老练筛选测试系统，旨在通过该技术，解决问题现有技术及装置的缺陷，达到提高工作效率、节能降耗的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，以解决
技术介绍
中提出的现有用于激光器老练筛选测试的恒流驱动电源，因采用集中供电方案，且电源模块输出电压无法在线调节而导致的测试系统工作效率低、功耗大、成本高、配置使用不够灵活，可靠性差等问题。为实现上述目的，本专利技术提供了基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，由以下具体技术手段所达成：基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，由测试主机、AC/DC电源和测试工位组成,所述测试工位内部包括通讯及控制模块、可调DC/DC电源和恒流电路,多个测试工位构成一组测试工位；所述测试主机控制AC/DC电源开关机，所述AC/DC电源将工频交流电变换为直流电为一组测试工位供电，所述测试主机通过RS485总线与通讯及控制模块连接，向测试工位发送测试命令，从测试工位接收测试数据；所述通讯及控制模块由RS485通讯电路和STM32F100C8T6单片机组成；所述通讯及控制模块根据接收到的测试命令控制恒流电路实现恒流驱动，并采集恒流电流形成测试数据，所述通讯及控制模块控制可调DC/DC电源进一步精调其输出电压；所述恒流电路由电流负反馈控制电路、MOS管、检流电阻组成，所述通讯及控制模块中的STM32F100C8T6单片机通过A/D接口与电流负反馈控制电路连接从而采集恒流电路的恒流电流，通过D/A接口与电流负反馈控制电路连接从而调节恒流电路的恒流电流。优选的，根据各测试组所测试不同系列单管大功率激光器的测试需求，选择合适的AC/DC电源将工频交流电变换为直流电，为各测试组提供不同电压等级的直流电。优选的，所述通讯及控制模块与测试主机之间的RS485通讯采用Pelco_D协议。优选的，所述可调DC/DC电源采用基于同步整流的BUCK电源芯片LM25117，MOS管Q1和Q2采用英飞凌公司的BSC028N06LS3，电感L1采用线艺公司SER2918-103大电流一体成型电感，从而降低主要功率元件发热对电路工作效率的影响，可调DC/DC电源中LM25117芯片的FB、DAC1和Vout引脚之间设计R8、R10和R16构成的电阻网络实现单片机对可调DC/DC电源输出电压的调节，单片机通过其DAC1调节LM25117的FB管脚电压，从而改变可调DC/DC电源输出电压Vout，FB管脚的调节阀值电压为0.8V，根据弥尔曼定理可得与单片机DAC1输出关系为，其中表示单片机DAC1的模拟输出电压，为对应的数字量。优选的，恒流电路中的MOS管Q3采用TPWR8503NL，检流电阻采用低温漂合金电阻R20、R21、R22、R23，其中R20与R21并联后与R22、R23并联的结果进行串联，以降低温升并减小阻值误差的影响。优选的，恒流电路中的U8-C、R31、R33和R34构成反馈放大电路，U8-C的输出端与单片机ADC2相连，实现单片机对恒流工作电流的采集；U8-D、C28、C27和R19构成比例积分电路作为误差放大器，其参考信号来自单片机DAC2输出，其输入信号来U8-C输出，从而通过调节Q3的门极电压实现对恒流工作电流的控制，该电流负反馈电路的稳态关系为，其中为单片机输出的恒流参考信号，为激光器电流。优选的，恒流电路中的U8-B、C31、R32、Q6构成激光器过流硬件保护电路，当恒流工作电流高于设定阀值时U8-B输出高电平，三极管Q6导通，迅速拉低Q3门极电压，关闭MOSFET，切断恒流工作电流，保护激光器。优选的，恒流电路根据收到的电流调节命令中的电流设定值首先设置可调DD/DC电源输出电压的初始值：，其中代表可调DC/DC电源电压初始值，是由PVI特性得到的激光器电压，为MOS管漏极压降初始设定值，为采样电阻阻值，用于补偿激光器PVI特性的个体差异；然后依据电流负反馈电路的稳态关系和激光器电流变化速度由单片机控制DAC2输出的模拟电压，调节激光器电流至，从而使恒流电路进入进入稳态工作，恒流电路进入稳态工作后，单片机采用PID算法控制调整可调DD/DC电源输出电压Vout，直至恒流电路中的MOS管Q3进入接近饱和导通状态，其上电压在0.38-4.5V之间，从而降低恒流电路中大功率器件MOS管Q3的稳态工作功耗，提高恒流电路工作效率。优选的，系统的本专利技术的恒流电流电路功耗优化步骤如下：S1）解析电流调节命令，获取恒流电流设定值Iset；S2）根据Iset计算并设置可调DC/DC电源的输出电压初始值，计算公式为：，其中代表可调DC/DC电源电压初始值，是由PVI特性得到的激光器电压，为MOS管漏极压降初始设定值，为采样电阻阻值，用于补偿激光器PVI特性的个体差异；S3）依据恒流电路中电流负反馈电路的稳态关系，按照预先设定的电流变化速率，通过单片机控制DAC2输出的模拟电压，调节恒流电流至；S4）启动PID控制，调节至至0.4V，从而降低恒流电路中大功率器件MOS管的稳态工作功耗，提高测试系统的工作效率。优选的，为防止出现超调，所述PID控制中微分环节未使用，Kp，Ki分别取2.3和0.8，控制周期10ms，死区范围为0.38V-0.45V，其中Vds的计算公式为：Vds=VDCDC-VLD-VRS，其中VDCDC为可调DC/DC电源输出电压，VLD为激光器电压，VRS为检流电阻电压。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1、本专利技术取消大容量固定电压输出的集中式电源系统，并将测试工位分组,采用中小容量AC/DC电源对每组测试工位供电，配置灵活，为实现不同工位容量的测试系统提供了极大的便利，使系统更加便于生产和成本控制。2、较集中式电源系统，采用中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：由测试主机（1）、AC/DC电源（2）和测试工位（3）组成,所述测试工位内部包括通讯及控制模块（31）、可调DC/DC电源（32）和恒流电路（33）,多个测试工位构成一组测试工位；所述测试主机（1）控制AC/DC电源（2）开关机，所述AC/DC电源（2）将工频交流电变换为直流电为一组测试工位供电，所述测试主机（1）通过RS485总线与通讯及控制模块（31）连接，向测试工位（3）发送测试命令，从测试工位（3）接收测试数据；所述通讯及控制模块（31）由RS485通讯电路和STM32F100C8T6单片机组成；所述通讯及控制模块（31）根据接收到的测试命令控制恒流电路（33）实现恒流驱动，并采集恒流电流形成测试数据，所述通讯及控制模块（31）控制可调DC/DC电源（32）进一步精调其输出电压；所述恒流电路（33）由电流负反馈控制电路、MOS管、检流电阻组成，所述通讯及控制模块（31）中的STM32F100C8T6单片机通过A/D接口与电流负反馈控制电路连接从而采集恒流电路（33）的恒流电流，通过D/A接口与电流负反馈控制电路连接从而调节恒流电路（33）的恒流电流。...

【技术特征摘要】
1.基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：由测试主机（1）、AC/DC电源（2）和测试工位（3）组成,所述测试工位内部包括通讯及控制模块（31）、可调DC/DC电源（32）和恒流电路（33）,多个测试工位构成一组测试工位；所述测试主机（1）控制AC/DC电源（2）开关机，所述AC/DC电源（2）将工频交流电变换为直流电为一组测试工位供电，所述测试主机（1）通过RS485总线与通讯及控制模块（31）连接，向测试工位（3）发送测试命令，从测试工位（3）接收测试数据；所述通讯及控制模块（31）由RS485通讯电路和STM32F100C8T6单片机组成；所述通讯及控制模块（31）根据接收到的测试命令控制恒流电路（33）实现恒流驱动，并采集恒流电流形成测试数据，所述通讯及控制模块（31）控制可调DC/DC电源（32）进一步精调其输出电压；所述恒流电路（33）由电流负反馈控制电路、MOS管、检流电阻组成，所述通讯及控制模块（31）中的STM32F100C8T6单片机通过A/D接口与电流负反馈控制电路连接从而采集恒流电路（33）的恒流电流，通过D/A接口与电流负反馈控制电路连接从而调节恒流电路（33）的恒流电流。2.根据权利要求1所述的基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：根据各测试组所测试不同系列单管大功率激光器的测试需求，选择合适的AC/DC电源（2）将工频交流电变换为直流电，为各测试组提供不同电压等级的直流电。3.根据权利要求1所述的基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：所述通讯及控制模块（31）与测试主机（1）之间的RS485通讯采用Pelco_D协议。4.根据权利要求1所述的基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：所述可调DC/DC电源（32）采用基于同步整流的BUCK电源芯片LM25117，MOS管Q1和Q2采用英飞凌公司的BSC028N06LS3，电感L1采用线艺公司SER2918-103大电流一体成型电感，从而降低主要功率元件发热对电路工作效率的影响，可调DC/DC电源（32）中LM25117芯片的FB、DAC1和Vout引脚之间设计R8、R10和R16构成的电阻网络，实现单片机对可调DC/DC电源（32）输出电压的调节，单片机通过其DAC1调节LM25117的FB管脚电压，从而改变可调DC/DC电源（32）输出电压Vout，FB管脚的调节阀值电压为0.8V，根据弥尔曼定理可得与单片机DAC1输出关系为，其中表示单片机DAC1的模拟输出电压，为对应的数字量。5.根据权利要求1所述的基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试系统，其特征在于：所述恒流电路（33）中的MOS管Q3采用TPWR8503NL，检流电阻采用低温漂合金电阻R20、R21、R22、R23，其中R20与R21并联后与R22、R23并联的结果进行串联，以降低温升并减小阻值误差的影响。6.根据权利要求1所述的基于分布式恒流驱动电源单管大功率激光器筛选测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕燚，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：广东,44