用于激光应用的工业电源

将电源用于不同和复杂的工业应用对设计人员来说是一个独特的挑战。尺寸、功率和效率等因素会影响设计，必须予以考虑。ABB 正在与工业客户合作，以识别和应对能源挑战。该公司的 CC 系列电源产品线已更新为 CC2725 和 CC3500，以帮助进行精确的功率调整。这些新器件为要求严苛的工业和射频应用提供了紧凑、轻便、高功率密度的解决方案。

ABB Power Conversion CC 系列产品线产品经理 Jim Montgomery 在接受《电力电子新闻》采访时指出，这些新型电源不需要任何空气冷却。“这些解决方案专为适应快速脉冲负载而设计，例如，您从用于切割金属或焊接的工业激光器接收到的负载类型。激光并不总是可用的，它以脉冲方式工作，您必须改变脉冲，使其不会导致金属变形或燃烧。因此，它们必须以脉冲形式产生光。这些脉冲对电源的要求非常高，需要强大的保护和高效的设计。”

快速和瞬态响应是当前所需的工业电源要求的一个示例。它也是军事和 5G 无线电通信、医疗粒子束加速器和超级计算机的共同关注点。在此类应用中，需要快速提升功率以确保正常运行。

激光电源

激光二极管是电流敏感的半导体。驱动电流的变化相当于波长的变化，因此也相当于输出功率的变化。驱动电流的任何不稳定性（噪声、漂移、瞬变）都会影响其性能。电流的不稳定性会影响结的温度，例如引起波长的变化。  

为激光器提供能量并非易事。激光极其敏感且容易损坏。持续几微秒的单脉冲过大电流会使激光二极管发光的半导体结构过热并损坏。驱动器和电源是为任何应用提供最佳工作条件的常用方法。一般来说，有两种可能来调制光源的强度。一种是通过直接调制光源，另一种是通过使用外部强度调制器的外部调制。激光电源负责激光器的正常运行，这决定了其使用寿命。持续监测电流和适当的电压，为激光系统的运行提供可靠的能源。脉冲或调制二极管激光器需要电源解决方案来精确计时电源，从而使光脉冲恒定。气体激光器，例如二氧化碳 (CO2)，使用具有高电压的开关电源型号。 

“在设计电源时，我们感兴趣的一些关键问题是：应用中脉冲负载的频率是多少？脉冲负载的幅度是多少？脉冲负载的压摆率是多少？长时间的 1% 与半场时间的 1% 的占空比是多少？我们与客户协调确定此类参数，并与他们合作以确保我们的电源能够满足他们的需求。它还有助于了解其他参数，例如实际源负载下的电感和电容。因此，如果我们能从客户那里获得这些信息，我们或许可以对电源的调整做一些更精细的改进，以更好地支持更长的使用寿命。我们可以做的另一件事是就更好地适应负载的能力向客户提出建议。所以如果我们能采取这些步骤，

ABB解决方案

每秒高达 10,000 个周期的电源脉冲管理对电源的性能进行了测试。设计人员使用 ABB 的专有技术生成控制回路，允许调整功率以满足各种应用需求，从而满足瞬态响应。这使得电源具有成本效益并延长了组件的使用寿命。

ABB 的新型 CC2725AC48 整流器将功率密度提升到一个新水平。它旨在满足小型工业设备的需求，例如机器人或科学和生命科学 RF 设备——其中重量和尺寸是关键设计驱动因素（图 1 和图 2）。CC2725AC34TZL 整流器具有极宽的可编程输出电压能力。

图 1：CC2725AC34TZL，传导冷却电源（来源：ABB）

图 2：CC3500AC52FB 的效率（来源：ABB）

CC3500AC52FB 整流器具有极宽的可编程输出电压能力。该标准整流器结合了 RS485 和双冗余 I2C 通信总线，使其可用于广泛的应用。 

所有新的 CC 系列整流器均采用无风扇热管理技术，以更好地引导和管理热量并保持最佳额定功率水平。金属外壳允许通过使用传导冷却去除过多的热量。整流器适用于现有的冷却解决方案，可实现更高的功率密度和系统范围的效率。

激光制造商试图将激光设备包含在一个密封的机柜内，并通过相同的结构循环水进行冷却。“对使用新型冷却的需求促使我们采用了这种解决方案。所以我们所做的是创建一个电源，我们移除了传统的风冷散热器并重新设计了散热器，以便它们将热量传导到电源的顶部表面。使电源的顶面成为散热片。客户通常已经在他们的激光器内部安装了一个冷却板。因此，我们可以与他们合作，为电源找到允许其利用此冷却板的空间，”蒙哥马利说。

新电源的输出电压范围和效率为：

CC2725AC34TZL  – 28-36 伏直流 (VDC) 输出范围和 94% 的效率。

CC2725AC48TZL  – 30-58VDC 输出电压范围和 95% 的效率。

CC3500AC52TZL  – 42-53VDC 输出范围和 80 PLUS 钛级 96% 的效率。

审核编辑 黄昊宇