激光电源是使激光器能够正常工作而需要的一种能源器件，它不仅可以对激光器提供泵浦能量，而且也能够控制激光输出功率的强弱和重复频率[6]。所以，激光电源是激光器必不可少的重要组成成分之一，而且它的功率与稳定性对于激光器的一些相应性能有着最为直接的影响。激光电源的发展非常迅速，最初的激光电源是利用高压变压器来实现对负载电容器完成充电。由于是初代，它的缺点也很明显，体积和重量大，具有非常高的电压，对人的潜在威胁很大，而且产生的输出电压不够稳定，不利于激光器的正常工作。经过之后的发展，设计出了使用高频开关电源技术的激光电源，这一类电源具有更加好的充电效率和充电精度，而且最重要的是使激光电源的总体积与重量变小了[7]。作为利用了现代电力电子技术的高频开关电源，它的原理是把功率半导体器件当作开关器件来使用，再通过周期性地间断性地工作来控制开关晶体管的开通与关断的时间比率，最终得到了一种能够输出稳定电压的电源。我们通常由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET,IGBT等共同作用来构成开关电源，并且可以把开关电源分成AC/DC和DC/DC两大类[8]。其中，我们把固定的直流电压变换成可变的直流电压的这种方式叫做DC/DC变换，也就是直流斩波，它的具体电路可以分为：（1）Buck电路—降压斩波器；（2）Boost电路—升压斩波器；（3）Buck-Boost电路—降压或升压斩波器；（4）Cuk电路—降压或升压斩波器[9]。而当今出现的软开关技术更是让DC/DC产生了质的飞跃，美国VICOR公司设计的多种ECI软开关DC/DC变换器，可以产生的最大输出功率有300W，600W，800W等一些高功率的电源，极大地提高了激光器的性能。而另一类AC/DC变换是把交流转变为直流，这种转变后的功率流向可以是双向的。如果功率从电源流向负载，就叫做 “整流”；反之就称为“有源逆变”。AC/DC变换的电路又可以分成半波电路和全波电路。下面来具体看看高频开关电源是怎样工作的。

由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源这四个成分构成了整个开关电源[10]。 

（1）主电路：输入220V交流电、但是输出却是直流的全过程，包括：

①、输入滤波器：它不仅有去除电网存在的杂波的作用，而且同时也能阻碍本机产生的杂波输入到公共电网，避免产生干扰。

②、整流与滤波：它的作用是把外接电网的交流电压直接整流变成比较平稳的直流电压，提供给下一级使用。

③、逆变：它的作用是把整流后的直流电压转换成高频的交流电压，这个步骤是开关电源能够正常工作的关键部分，如果产生的频率越高，那么它的体积、重量和输出功率的比值就越小。

④、输出整流与滤波：它的作用是提供稳定可靠的直流电压给需要的器件。 

（2）控制电路：一方面，首先把设定的标准值和输出端的取样值进行比较，然后去控制逆变器，改变它的脉宽或者频率，使产生的输出功率稳定；另一个方面，首先依据测试电路后得到的数据，再通过保护电路的甄别，提供多种保护措施使控制电路能够对整机进行保护。

（3）检测电路：不仅使正在运行中的电路的各种参数正常，而且还得到了各种显示仪表的资料。

（4）辅助电源：给单一的、不同要求的所有的电路供电。文献综述

开关电源在设计中的要求[11]。高频开关电源的电路拓扑结构一般采用以下的一些方式：单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑结构[12]。对于中小功率激光器，开关电源通常都是采用PWM方式进行控制。PWM方式又分为电流型PWM和电压型PWM。而其中经常使用的方式是用电流型PWM进行控制，它和电压控制型相比有以下优势：电网电压调整率非常优良；有很迅捷的瞬态响应；稳定的环路；容易补偿；产生的纹波和电压控制型相比要小很多。但是PWM开关电源通常都是按照硬开关模式来进行工作的(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠)，所以产生的开关损耗会很大[13]。虽然高频化确实能够缩小体积和减轻重量，但是造成的开关损耗也会变得更多。因此，经过各种实验以及查阅资料，最后设计出了一种串联谐振技术的ZVS电路来制作激光电源。使用这种电路有非常突出的优点，由于它的功率开关是采用了零电压开关的ZVS电路，这样就使得小功率软开关电源的效率可提高到80%~85%，让整个电源拥有更加优越的性能。而且，采用ZVS电路之后，通过对ZVS电路进行设置，可以使外接充电电压不再需要来自电网的220V交流电压，而是可以根据自身的需要，通过改变ZVS电路把电压值进行设置，以满足自己的需求。在本文制作的电源中，把外接电压设置在10V—15V，这样使用更方便也更安全了。最后，考虑到氦氖激光器和激光电源分开使用的各种不便之处，我们把它们做成一体化的结构，方便使用和携带。下面先具体分析He-Ne激光器的构成、分类和它的工作原理，再具体分析激光电源的特性，然后比较几种设计方法的优缺点，最后再着重分析本文中采用的零开关电路制作的高频开关电源。