CN117498689B - 一种低纹波高效激光驱动电源及供电系统及其生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源技术领域，公开了一种低纹波高效激光驱动电源及供电系统及其生成方法，本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源，包括电压随动滤波模块、电压‑电流转换模块；电压随动滤波模块：输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；电压‑电流转换模块：将电压随动滤波模块的输出电压转换为低波纹恒流电流。本发明是一种新式组合和要素替换发明技术，其先采用线性电源和开关电源组合，同时将线性电源替换为一种随动滤波电源，其最终可以实现低波纹、高效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种低纹波高效激光驱动电源及供电系统及其生成方法。
背景技术
本发明涉及的电源技术主要是应用于激光器，为激光器的半导体激光泵浦模块提供电源供应。
随着激光技术的不断发展，激光器在各领域得到了愈加广泛的应用，同时也对于激光器各项功能指标也带来了更多挑战，如更低的功率波动以及更好的信噪比特性。电流纹波较高的激光器恒流驱动电源会将电流纹波的抖动转化为激光器内部半导体激光泵浦模块输出泵浦光的功率抖动，进而影响激光器的输出功率和信噪比。
与本发明创造有关的现有技术：
目前，现有激光器的恒流电源可分为：开关恒流电源和线性恒流电源两种（二选一使用）。两种方案均是将外部恒压电源的输入转换为恒流输出，为激光器中的半导体激光泵浦模块供电。
开关恒流电源和线性恒流电源各有优劣：
开关恒流电源具有输入输出电压范围宽的优点，对外部输入电压的缓慢变化（<10Hz）有较好的适应性，但是在更快速的外部电压波动干扰下输出电流纹波较大。
相较于开关恒流电源，线性恒流电源对于高于输出电压的外部输入电压波动均会进行滤除，该电压斩波机制使得其输出电流纹波很低，但是其缺点在于对输入电压与输出电压的偏差范围有较为苛刻的要求。线性电源，包括线性恒流电源和线性恒压电源（如图1所示），一般均包括比较器和MOS管，比较器一般设置一个参考电压，然后引入输出电压，二者比较后控制MOS管，MOS管则根据设置的参考电压值进行斩波输出，如图2所示，输入电压一般包含高频成分和低频成分，在图2中，在单位时间内，输入电压波形中，波形的整体形态具有2个波峰和2个波谷，其变化次数较少，这个成分为低频成分，同时在这个整体形态上存在很多个叠加的波峰和波谷，其次数较多，这个成分为高频成分，同时，由于线性电源的比较器一般设置一个参考电压，因此，其MOS管会以所设置的参考电压为基准不断控制输出电压，最终使得输出电压为固定值，同时，线性电源损耗功率由输入电压与输出电压的差值乘以工作电流决定，在如图2所示中，在图2中阴影面积即可表征消耗功耗，该功耗时低时高，在电源控制的输出电压为固定值的前提下，输入功率超出输出功率的大部分由MOS管负担，导致输入电压超出输出电压较多且工作电流大时，可能会导致MOS管功耗过大而发热严重甚至烧毁。由于线性电源恒流输出时的电压是由半导体激光泵浦模块工作点的伏安特性确定的，阈值电流以上的工作电流区间对应的电压变化不大，因此线性电源可接受的输入电压范围不大。传统线性电源输入电压固定，由于线性电源输入电压与输出电压的差值正比于电源损耗功率，因此即使线性电源输入电压在容忍区间内波动，但是当输入电压在容忍区间的高位波动时仍会来带较高的电源损耗。此外，半导体激光泵浦源模块本身的伏安特性使得半导体激光泵浦模块不同的工作电流也对应着不同的工作电压，工作电流位于中低电流区间时所对应的工作电压低于工作电流位于高电流区间时所对应的工作电压，因此半导体激光泵浦模块工作在中低电流区间时传统线性电源会因输入电压与输出电压的差值增大而导致电源效率显著降低。
单独使用开关恒流电源时，在外部输入电压高频波动较大的时候，其输出电流纹波较大；单独使用线性电源，其输入电压要求较为苛刻，不能适应较宽范围的电压输入，且激光器内部的半导体激光泵浦模块工作在中低电流区间时会因输入电压与输出电压的差值增大而导致电源效率显著降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低纹波高效激光驱动电源及供电系统及其生成方法，可达到提供一种高效率、低波纹特性的驱动电源。
一方面，本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源，包括电压随动滤波模块、电压-电流转换模块；
电压随动滤波模块：输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
电压-电流转换模块：将电压随动滤波模块的输出电压转换为低波纹恒流电流。
优选的，电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，
电压随动控制电路单元：引入输入电压和输出电压进行比较并得到消耗开度控制信号；输入电压在进行比较前，需进行低通滤波处理；输入电压和输出电压在比较前，需进行压差控制处理；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
优选的，电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，电压随动控制电路单元包括：输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路；
输入电压采样电路：对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
低通滤波电路：对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
压差控制电路：对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
输出电压采样电路：对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
优选的，输入电压采样电路包括串联的电阻R3、电阻R4，电阻R3的一端连接输入电压的正极，电阻R4的一端连接输入电压的负极；
低通滤波电路包括串联的电阻R3、电容C1，电容C1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，电容C1的另一端连接输入电压的负极；
压差控制电路包括与电阻R3串联的跟随及求差电路组合D1，跟随及求差电路组合D1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，跟随及求差电路组合D1的另一端输出基准信号；
输出电压采样电路：包括串联的电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端连接输出电压的正极，电阻R2的一端连接输出电压的负极，电阻R1、电阻R2的串接线上引出反馈信号；
电阻R3、电阻R4组成的输入电压采样电路与电阻R1、电阻R2组成的输出电压采样电路为两个分压电路，两个分压电路采用相同分压配比；
比较控制电路包括比较器A1，比较器A1的同相输入端引入基准信号、反向输入端引入反馈信号，比较器A1的输出端基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元包括场效应晶体管Q1，场效应晶体管Q1的D脚连接输入电压的正极、S脚连接输出电压的正极、G脚引入基于S脚电压且经过电位变换的消耗开度控制信号。
优选的，电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，电压随动控制电路单元包括：输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路；
输入电压采样电路：对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
输出电压采样电路：对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
低通滤波电路：对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号，低频电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将低频电压信号作为基准信号；
压差控制电路：在输入电压采样电路控制输入电压采样信号的电压高于输出电压采样电路控制反馈信号的电压时，压差控制电路由输入电压采样电路和输出电压采样电路组成；
比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
优选的，输入电压采样电路包括串联的电阻R3、电阻R4，电阻R3的一端连接输入电压的正极，电阻R4的一端连接输入电压的负极；
输出电压采样电路：包括串联的电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端连接输出电压的正极，电阻R2的一端连接输出电压的负极，电阻R1、电阻R2的串接线上引出反馈信号；
低通滤波电路包括串联的电阻R3、电容C1，电容C1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，电容C1的另一端连接输入电压的负极，电容C1连接电阻R3、R4串接线的一端引出基准信号；
压差控制电路包括输入电压采样电路和输出电压采样电路，电阻R3、电阻R4组成的输入电压采样电路与电阻R1、电阻R2组成的输出电压采样电路为两个分压电路，两个分压电路采用不同分压配比；
比较控制电路包括比较器A1，比较器A1的同相输入端引入基准信号、反相输入端引入反馈信号，比较器A1的输出端基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元包括场效应晶体管Q1，场效应晶体管Q1的D脚连接输入电压的正极、S脚连接输出电压的正极、G脚引入基于S脚电压且经过电位变换的消耗开度控制信号。
优选的，电压-电流转换模块为开关恒流电源电路。
另一方面，本发明提供了一种供电系统，包括外部电源、低纹波高效激光驱动电源、半导体激光泵浦模块，外部电源为低纹波高效激光驱动电源提供含有高频成分、低频成分的输入电压，低纹波高效激光驱动电源先将输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压，再将去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压转换为低波纹恒流电流，半导体激光泵浦模块接受低波纹恒流电流的驱动。
另一方面，本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，包括以下步骤：
S1.将具有高频成分和低频成分的输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
S2.将输出电压转换为低波纹恒流电流。
优选的，S1具体包括以下步骤：
S11.引入输入电压和引入输出电压从而生成消耗开度控制信号；
S12.引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
优选的，S11具体包括以下步骤：
S111.对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
S112.对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
S113.对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
S114.对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
S115.比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号。
优选的，S11具体包括以下步骤：
S111.对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
S112.对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
S113.控制输入电压采样信号的电压高于反馈信号的电压；
S114.对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号，低频电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将低频电压信号作为基准信号；
S115.对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号。
本发明的技术构思如下：
在现有技术中，单独使用线性电源，其输入电压要求较为苛刻，不能适应较宽范围的电压输入，且激光器内部的半导体激光泵浦模块工作在中低电流区间时会因输入电压与输出电压的差值增大而导致电源效率显著降低。单独使用开关恒流电源，在外部输入电压高频波动较大的时候，其输出电流纹波较大。
因此，本发明既要解决单独使用线性电源存在的输入电压适应范围窄、存在低效率区间的问题又要解决单独使用开关恒流电源存在的电流纹波较大问题。
本发明的设计采用了一种组合加替换的构思，顺次将线性电源的核心电路与开关恒流电源的核心电路组合，将线性电源作为前级处理、开关恒流电源组合为后级处理，因此，线性电源已将高频成分去除，则开关恒流电源可以输出低波纹电流，至此，这种同时使用的方式以及其特定的顺序可以解决输出电流纹波较大的问题。但由于直接采用线性电源为前级处理，如图2所示，其输出电压与输入电压存在波动差别，尤其设置固定的输出电压后，在输入电压变大时，损耗功率增大，因此功效变低，因此，本发明对线性电源作出了一种创新改进，即在线性电源的基础构造上，让其输出电压随输入电压的低频成分波动变化，即输出电压的波形与输入电压低频部分的波形保持一致性，如图8所示，改进后的输出电压是一种低频率的缓变电压，因其处于低频缓变状态，开关恒流电源则对此不敏感，不会影响其低波纹恒流输出的目的。因此，改进后的线性电源，我们称其为一种电压随动滤波模块，其目的是输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
至此，本发明提供一种新型激光器恒流驱动电源结构，该结构通过采用一种类似于线性电源的MOS管半开斩波机理进行高频纹波控制（高频纹波去除）但可依据外部输入电压低频变化进行输出电压动态调整的电压随动滤波模块与开关恒流电源电路相结合的方式进行工作，实现激光器恒流驱动电源既支持宽范围输入电压，又具有输出电流纹波小的特性，并在激光器不同工作点均能保持高的电源效率。
同时，电压-电流转换模块选配为开关恒流电源电路后，开关恒流源电路可与激光器可以自动进行宽电压适配，因此电压随动滤波模块的输出电压可以摆脱激光器工作点的束缚，电压随动滤波模块的输出电压不再类似于线性电源的固定电压值输出，而是以抑制输入电压高频波动并尽可能减少线性电源输入电压与输出电压的差值为控制目标，对电压随动滤波模块的输出电压进行低频随动调整，这样可以提升电源效率，如图8所示，因输出电压为随输入电压低频成分波动而波动，因此单位时间内输出电压与输入电压之间的阴影区间的面积几乎保持不变，即意味着MOS管的损耗掉的功率稳定，因此激光器内半导体激光泵浦模块工作在中低电流区间时仍能维持较高的电源效率。
进一步的，电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，主要设计理念为电压变换电路单元利用MOS管的半开斩波原理，电压随动控制电路单元的作用是基于对输入电压的检测后对电压变换电路单元执行控制，以实现输出电压以较缓慢的变化进行随动调整，以很小的能量损失代价在滤除外部输入到激光器恒流驱动电源的高频干扰的同时为第二级转换模块提供低频变化的电压驱动，且该低频变化不会对最终恒流输出纹波特性造成不利影响，典型频率可取1Hz。
电压随动滤波模块与传统线性电源电路相同之处在于：都是引入一个基准电压和引入输出电压比较后对MOS管进行控制，不同之处在于：电压随动滤波模块中的电压随动控制电路单元在包括比较控制电路和输出电压采样电路的基础上，还包括输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路，输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路输出一个基准电压，这个基准电压不同传统的固定值的基准电压，本发明由于是从输入电压采样、再经低通滤波、再经压差控制，最终输出的基准电压并非是一个固定值，而是与输出电压低频成分随动的、电压低于输出电压的一种随动波信号；该随动波信号与引入的输出电压比较后，可对MOS管进行随动控制，最终MOS随动的消耗功率后，输出低频成分的输出电压。
在选配过程中，可以对压差进行控制选择，使得输出电压波尽可能与输入电压的高频信号波谷接近，这样可以极大的减少损耗功率，从而提升功率。即压差可以控制输出电压波形与输入电压波形之间的阴影区间面积的大小。
关于消耗开度控制信号中的开度的解释：开度是指调节目标MOS管VGS三脚电压大小来调节MOS管内部沟道打开程度，从而控制流过MOS内部电流Id大小，在线性电源技术中，实质为改变MOS管对电流的阻碍作用，从而实现可在MOS管上调节所消耗电压的效果。
关于低通滤波电路的设置目的的解释：在所述示意电路中，通过电阻R3及电容C1组成低通滤波电路，可将引入的输入电压中的高频成分滤除，再作为比较器的参考基准，一方面使得输出电压不再跟随输入电压高频波形产生类似的高频叠加型号输出，同时另一方面也可以使比较器输出信号稳定在MOS管及输出反馈回路构成的环路可响应的合理低频调节范围内，避免产生环路失调震荡。
关于设置压差的目的的解释：如果电阻R3、电阻R4及电阻R1、电阻R2两个分压电路采用相同分压配比，且不采用压差控制的方法，则会导致图8中，输出电压会穿过输入电压波形的中部，最终会因高频成分处于低于高频滤波平均值时，输出电压继续出现输入高频成分的下半部分波形，不能达到高频滤波效果；当然，如果考虑高频成分波形的波动幅值可能会随着输入电压的升高而正相关增大，也可考虑通过电阻R3、电阻R4及电阻R1、电阻R2两个分压电路采用不同分压配比来达到输出电压比输入电压低的方式，此时会出现输入电压越高，图8中输出电压平均线低于输入电压平均线更远的位置，从而达到更大高频幅值的滤波效果，这也为压差控制的另一种方式。当然此处压差控制实现的方式远不限于前述这两种，可以有比如软件算法运算等方式的更多实现方式。但根据该拓补结构的工作原理，无论采用哪种压差产生控制方式，都必须要有压差的设置方可实现最终目的。
进一步的，使用开关恒流电源电路可以接受宽范围输入的特性，即便外部电源电压出现较宽范围的波动或使用不同输出电压的外部电源供电并带动第一级电压随动滤波模块输出电压出现宽范围变化，也能在内部高效地将电压输入转换为低纹波电流输出。
本发明具有的有益效果：本发明是一种新式组合和要素替换发明技术，其先采用线性电源和开关恒流电源组合，同时将线性电源替换为一种随动滤波电源，其最终可以实现低波纹、高效率的目的。
附图说明
图1为现有的一种固定参考电压的线性电源。
图2为固定参考电压的线性电源的输入电压和输出电压波形图。
图3为本发明总体结构示意图。
图4为电压随动滤波模块的一种实施方式示意图。
图5为电压随动滤波模块的一种电路图。
图6为电压随动滤波模块的另一种实施方式示意图。
图7为电压随动滤波模块的另一种电路图。
图8为电压随动滤波模块的输出电压随输入电压低频成分波动的波形图。
图9为图5中D1的一种具体电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例1
如图3、图4、图5所示，
本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源，包括电压随动滤波模块、电压-电流转换模块；
电压随动滤波模块：输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
电压-电流转换模块：将电压随动滤波模块的输出电压转换为低波纹恒流电流。
如图2所示，外部电源一般具有高频成分和低频成分，若单独使用线性电源对其处理后输入到半导体激光泵浦模块，则存在低效率的问题，若单独使用开关恒流电源，则由于高频成分存在，容易形成高纹波。
本发明先构建了一个电压随动滤波模块，其可以将具有高频成分和低频成分的输入电压变换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压，电压-电流转换模块选配为开关恒流源，其对低频的输出电压可以进行恒流转换，但由于电压随动滤波模块的输出电压为一种缓变电压，因此对于开关恒流源而言，其可以转换为低波纹恒流输出到半导体激光泵浦模块；至此电压随动滤波模块以随动低损耗模式输出，电压-电流转换模块也可输出低纹波。因此可实现本发明所要求的高功率和低纹波的技术目的。
具体的，由于开关恒流源为现有常规技术，因此在此不再过多赘述，采用一般场景结构即可。
以下重点阐述，如何将输入电压转换为随动状态的输出电压而非将输入电压转换为固定值状态的输出电压。即电压随动滤波模块如何具体实现随动状态的输出电压。
电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，
电压随动控制电路单元：引入输入电压和输出电压进行比较并得到消耗开度控制信号；输入电压在进行比较前，需进行低通滤波处理；输入电压和输出电压在比较前，需进行压差控制处理；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
基于图4所示，优选的，
电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，电压随动控制电路单元包括：输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路；
输入电压采样电路：对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
低通滤波电路：对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
压差控制电路：对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
输出电压采样电路：对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
基于图5所示，优选的，
输入电压采样电路包括串联的电阻R3、电阻R4，电阻R3的一端连接输入电压的正极，电阻R4的一端连接输入电压的负极；
低通滤波电路包括串联的电阻R3、电容C1，电容C1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，电容C1的另一端连接输入电压的负极；
压差控制电路包括与电阻R3串联的跟随及求差电路组合D1，跟随及求差电路组合D1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，跟随及求差电路组合D1的另一端输出基准信号；
输出电压采样电路：包括串联的电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端连接输出电压的正极，电阻R2的一端连接输出电压的负极，电阻R1、电阻R2的串接线上引出反馈信号；
电阻R3、电阻R4组成的输入电压采样电路与电阻R1、电阻R2组成的输出电压采样电路为两个分压电路，两个分压电路采用相同分压配比；
比较控制电路包括比较器A1，比较器A1的同相输入端引入基准信号、反相输入端引入反馈信号，比较器A1的输出端基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元包括场效应晶体管Q1，场效应晶体管Q1的D脚连接输入电压的正极、S脚连接输出电压的正极、G脚引入基于S脚电压且经过电位变换的消耗开度控制信号。
优选的，电压-电流转换模块为开关恒流电源电路。
在某固定工况下，如图2和图8所示分别为：传统线性电源和本发明所述的电压随动模块的斩波示意图，其中横轴为时间，纵轴为电压，二者的输入电压波动曲线中均包含低频成分和高频成分，输入电压和输出电压之间的阴影区域面积正比于MOS管半开斩波过程引入的电源的能量损耗。图2中的传统线性电源，滤除了输入电压波动曲线中的低频成分和高频成分，其输出电压虽然为固定值，但是相同时间长度内其阴影区域面积显著大于本发明所述的电压随动模块，即传统线性电源在MOS管半开斩波过程中的能量损耗偏大，而图8中的电压随动模块主要滤除输入电压波动曲线中的高频成分，保留低频波动成分，其输出电压为缓变波动，电压随动模块在MOS管半开斩波过程中的能量损耗小。
电压随动滤波模块内部包含一个电压变换电路单元，具体为一个MOS管（场效应晶体管Q1），主要功能为利用MOS管的半开斩波原理，滤除外部电源输入的输入电压中电压值高于动态设定的输出电压值的高频干扰部分，防止该高频干扰部分对电压-电流转换模块的输出特性造成影响。
电压随动滤波模块内部还包含有一个电压随动控制电路单元，用于检测电压变换电路单元的输入电压与输出电压，分析输入电压波动特性，并根据其波动特性通过反馈通道K为电压变换电路单元动态提供合理的输出电压调整目标值，使电压随动滤波模块在获得较好滤波效果的同时减少输入电压和输出电压的差值以获得高的电源效率。
电压变换电路单元用于根据反馈通道K提供的输出电压调整目标值动态调整电压随动滤波模块的输出电压。通过动态调整输出电压的过程，使输出电压随动输入电压的缓变部分（低频成分）而缓变，同时滤除输入电压的高频部分，以控制电压随动滤波模块的输出电压中的频率成分为低频成分。
除上述两个模块外，电压随动滤波模块还可配置一个输入滤波电路模块A和一个输出滤波电路模块B。通过无源滤波电路的手段，进一步滤除外部输入的波动干扰，解决电路中常规电磁兼容性问题。
电压-电流转换模块主要为通过开关电源电路，将电压随动滤波模块输出的缓变电压驱动转换为激光器内部半导体泵浦模块所需的稳定恒流驱动，为激光器供能。此时由于电压随动滤波模块已经滤去大部分外部输入的高频敏感电源干扰，因此电压-电流转换模块输出电源纹波较低。由于开关电路本身特性，具有一个较宽范围的输入电压，能够适用于多种环境。
电压-电流转换模块内部包含一个电流转换电路单元，通过开关电源电路，将电压驱动转换为电流驱动，并依据通过反馈通道L接收到的来自于电流检测电路单元的检测反馈信号，调整输出电流。通过结合电流检测电路单元的反馈形成电流闭环控制，实现输出电流的稳定，即实现恒流驱动。
电压-电流转换模块内部还包含一个电流检测电路单元，用于检测采样电阻的电压以换算出实际输出电流，通过检测反馈通道L反馈给电流转换电路单元，进行电流闭环控制。
电压-电流转换模块还可以配置一个输入滤波电路模块C和一个输出滤波电路模块D。通过无源滤波电路的手段，滤除部分电源干扰，解决常规电磁兼容性问题。
本发明中电压随动滤波模块的实例：
图5为一种电路实例，该电路为一种拓扑结构，本发明专利的适用范围包含但不限于该模式，后文只基于该示意图进行原理简介绍。
图5中，电阻R3及R4对输入电压进行采样，电阻R3、电容C1对输入电压中高频部分进行滤波，即一种通低频阻高频的低通滤波，之后采用跟随及求差电路组合D1对滤波后的信号电压进行压降压差调整，完成后作为电压变换电路单元的电压调整基准源送入电压变换电路单元信号使用。
图5中电阻R1及电阻R2对输出电压进行采样作为输出电压的反馈信号使用。
通过图5中比较器A1对输入电压调整基准源及反馈信号进行处理，并基于S脚电压经过电位变换最终输出对主执行器件MOS管Q1的消耗开度控制信号，实时动态地调整MOS管开度，从而实现对电压变换电路单元输出电压的动态低频调整，减小MOS因压差产生损耗的同时也起到高频滤波作用。其中，比较器A1输出端out的信号经过电位转换模块转换为消耗开度控制信号再输入到MOS管Q1的G脚，如图5所示，图中比较器A1输出端out设置为虚线，表示电位转换模块进行电位转换。
如图9所示，跟随及求差电路组合D1可以包括放大器A2、放大器A3，其中放大器A2的同相输入端连接于电阻R3、电阻R4的串接线上，放大器A2的反相输入端连接于放大器A2的输出端，放大器A2的输出端通过电阻R6与放大器A3的同相输入端连接，放大器A3的同相输入端还连接有接地的电阻R7，放大器A3的反相输入端通过电阻R5连接放大器A3的输出端，放大器A3的反相输入端通过电阻R8连接有压差设置源，放大器A3的输出端输出基准信号，压差设置源是一个可调电压电源。压差设置源的作用是确定跟随及求差电路组合D1的输入电压和输出电压之间要降多少压差。
本发明通过电压随动滤波的方式，结合MOS管半开斩波方式所具有的较强滤波特性以及开关恒流电源所具有的较宽输入电压范围特性，使该激光器恒流驱动电源相较于传统的开关恒流电源，拥有输出电流纹波更低的特点，相较于传统的线性电源，拥有可适应的输入电压范围更大，电源效率更高，MOS管半开斩波过程中能量损失导致的热负载更低，是一种集二者之长的新型设计方案。
实施例2
如图3、图6、图7所示，
本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源，包括电压随动滤波模块、电压-电流转换模块；
电压随动滤波模块：输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
电压-电流转换模块：将电压随动滤波模块的输出电压转换为低波纹恒流电流。
如图2所示，外部电源一般具有高频成分和低频成分，若单独使用线性电源对其处理后输入到半导体激光泵浦模块，则存在低效率的问题，若单独使用开关恒流电源，则由于高频成分存在，容易形成高纹波。
本发明先构建了一个电压随动滤波模块，其可以将具有高频成分和低频成分的输入电压变换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压，电压-电流转换模块选配为开关恒流源，其对低频的输出电压可以进行恒流转换，但由于电压随动滤波模块的输出电压为一种缓变电压，因此对于开关恒流源而言，其可以转换为低波纹恒流输出到导体激光泵浦模块；至此电压随动滤波模块以随动低损耗模式输出，电压-电流转换模块也可输出低纹波。因此可实现本发明所要求的高功率和低纹波的技术目的。
具体的，由于开关恒流源为现有常规技术，因此在此不再过多赘述，采用一般场景结构即可。
以下重点阐述，如何将输入电压转换为随动状态的输出电压而非将输入电压转换为固定值状态的输出电压。即电压随动滤波模块如何具体实现随动状态的输出电压。
优选的：
电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元。
电压随动控制电路单元：引入输入电压和输出电压进行比较并得到消耗开度控制信号；输入电压在进行比较前，需进行低通滤波处理；输入电压和输出电压在比较前，需进行压差控制处理；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压所消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
基于图6所示，优选的：
电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，电压随动控制电路单元包括：输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路；
输入电压采样电路：对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
输出电压采样电路：对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
低通滤波电路：对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号，低频电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将低频电压信号作为基准信号；
压差控制电路：在输入电压采样电路控制输入电压采样信号的电压高于输出电压采样电路控制反馈信号的电压时，压差控制电路由输入电压采样电路和输出电压采样电路组成；
比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压所消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
基于图7所示，优选的，
输入电压采样电路包括串联的电阻R3、电阻R4，电阻R3的一端连接输入电压的正极，电阻R4的一端连接输入电压的负极；
输出电压采样电路：包括串联的电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端连接输出电压的正极，电阻R2的一端连接输出电压的负极，电阻R1、电阻R2的串接线上引出反馈信号；
低通滤波电路包括串联的电阻R3、电容C1，电容C1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，电容C1的另一端连接输入电压的负极，电容C1的一端引出基准信号；
压差控制电路包括输入电压采样电路和输出电压采样电路，电阻R3、电阻R4组成的输入电压采样电路与电阻R1、电阻R2组成的输出电压采样电路为两个分压电路，两个分压电路采用不同分压配比；
比较控制电路包括比较器A1，比较器A1的同相输入端引入基准信号、反相输入端引入反馈信号，比较器A1的输出端基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元包括场效应晶体管Q1，场效应晶体管Q1的D脚连接输入电压的正极、S脚连接输出电压的正极、G脚引入基于S脚电压且经过电位变换的消耗开度控制信号。
优选的，电压-电流转换模块为开关恒流电源电路。
在某固定工况下，如图2和图8所示分别为：传统线性电源和本发明所述的电压随动模块的斩波示意图，其中横轴为时间，纵轴为电压，二者的输入电压波动曲线中均包含低频成分和高频成分，输入电压和输出电压之间的阴影区域面积正比于MOS管半开斩波过程引入的电源的能量损耗。图2中的传统线性电源，滤除了输入电压波动曲线中的低频成分和高频成分，其输出电压虽然为固定值，但是相同时间长度内其阴影区域面积显著大于本发明所述的电压随动模块，即传统线性电源在MOS管半开斩波过程中的能量损耗偏大，而图8中的电压随动模块主要滤除输入电压波动曲线中的高频成分，保留低频波动成分，其输出电压为缓变波动，电压随动模块在MOS管半开斩波过程中的能量损耗小。
电压随动滤波模块内部包含一个电压变换电路单元，具体为一个MOS管（场效应晶体管Q1），主要功能为利用MOS管的半开斩波原理，滤除外部电源输入的输入电压中电压值高于动态设定的输出电压值的高频干扰部分，防止该高频干扰部分对电压-电流转换模块的输出特性造成影响。
电压随动滤波模块内部还包含有一个电压随动控制电路单元，用于检测电压变换电路单元的输入电压与输出电压，分析输入电压波动特性，并根据其波动特性通过反馈通道K为电压变换电路单元动态提供合理的输出电压调整目标值，使电压随动滤波模块在获得较好滤波效果的同时减少输入电压和输出电压的差值以获得高的电源效率。
电压变换电路单元用于根据反馈通道K提供的输出电压调整目标值动态调整电压随动滤波模块的输出电压。通过动态调整输出电压的过程，使输出电压随动输入电压的缓变部分（低频成分）而缓变，同时滤除输入电压的高频部分，以控制电压随动滤波模块的输出电压中的频率成分为低频成分。
除上述两个模块外，电压随动滤波模块还可配置一个输入滤波电路模块A和一个输出滤波电路模块B。通过无源滤波电路的手段，进一步滤除外部输入的波动干扰，解决常规电磁兼容性问题。
电压-电流转换模块主要为通过开关电源电路，将电压随动滤波模块输出的缓变电压驱动转换为激光器内部半导体泵浦模块所需的稳定恒流驱动，为激光器供能。此时由于电压随动滤波模块已经滤去大部分外部输入的高频敏感电源干扰，因此电压-电流转换模块输出电源纹波较低。由于开关电路本身特性，具有一个较宽范围的输入电压，能够适用于多种环境。
电压-电流转换模块内部包含一个电流转换电路单元，通过开关电源电路，将电压驱动转换为电流驱动，并依据通过反馈通道L接收到的来自于电流检测电路单元的检测反馈信号，调整输出电流。通过结合电流检测电路单元的反馈形成电流闭环控制，实现输出电流的稳定，即实现恒流驱动。
电压-电流转换模块内部还包含一个电流检测电路单元，用于检测采样电阻的电压以换算出实际输出电流，通过检测反馈通道L反馈给电流转换电路单元，进行电流闭环控制。
电压-电流转换模块还可以配置一个输入滤波电路模块C和一个输出滤波电路模块D。通过无源滤波电路的手段，滤除部分电源干扰，解决常规电磁兼容性问题。
本发明中电压随动滤波模块的实例：
图7为一种电路实例，该电路为一种拓扑结构，本发明专利的适用范围包含但不限于该模式，后文只基于该示意图进行原理简介绍。
图7中，电阻R3及电阻R4对输入电压进行采样，电阻R3、电容C1对输入电压中高频部分进行滤波，即一种通低频阻高频的低通滤波，完成后作为电压变换电路单元的电压调整基准源送入电压变换电路单元信号使用。
图7中电阻R1及电阻R2对输出电压进行采样作为输出电压的反馈信号使用。
通过图7中比较器A1对输入电压调整基准源及反馈信号进行处理，并基于S脚电压经过电位变换最终输出对主执行器件MOS管Q1的消耗开度控制信号，实时动态地调整MOS管开度，从而实现对电压变换电路单元输出电压的动态低频调整，减小MOS因压差产生损耗的同时也起到高频滤波作用。
本发明通过电压随动滤波的方式，结合MOS管半开斩波方式所具有的较强滤波特性以及开关恒流电源所具有的较宽输入电压范围特性，使该激光器恒流驱动电源相较于传统的开关恒流电源，拥有输出电流纹波更低的特点，相较于传统的线性电源，拥有可适应的输入电压范围更大，电源效率更高，MOS管半开斩波过程中能量损失导致的热负载更低，是一种集二者之长的新型设计方案。
不同于实施例1的是：对于如何实现压差调整，实施例1采用的是固定压差控制模式，此时通过跟随及求差电路组合D1实现其前后两端电压的固定压降。而对于实施例2而言，其采用输入电压采样电路和输出电压采样电路的不同分压配比来组成压差控制电路。
在实施例1中，输入电压、电压变换电路单元、输出电压为主回路，输入电压、输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路为控制回路；实施例2中，输入电压、电压变换电路单元、输出电压为主回路，输入电压、输入电压采样电路、低通滤波电路、比较控制电路、输出电压采样电路为控制回路。控制回路对电压变换电路单元进行控制。
实施例3
如图3、图4、图5所示，
本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，包括以下步骤：
S1.将具有高频成分和低频成分的输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
S2.将输出电压转换为低波纹恒流电流。
优选的，S1具体包括以下步骤：
S11.引入输入电压和引入输出电压从而生成消耗开度控制信号；
S12.引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压。
优选的，S11具体包括以下步骤：
S111.对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
S112.对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
S113.对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
S114.对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
S115.比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号。
实施例4
如图3、图6、图7所示，
本发明提供了一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，包括以下步骤：
S1.将具有高频成分和低频成分的输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压；
S2.将输出电压转换为低波纹恒流电流。
优选的，S11具体包括以下步骤：
S111.对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
S112.对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
S113.控制输入电压采样信号的电压高于反馈信号的电压；
S114.对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号，低频电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将低频电压信号作为基准信号；
S115.对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号。
实施例5
如图3所示，本发明提供了一种供电系统，包括外部电源、低纹波高效激光驱动电源、半导体激光泵浦模块，外部电源为低纹波高效激光驱动电源提供含有高频成分、低频成分的输入电压，低纹波高效激光驱动电源先将输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压，再将去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或/和等于输入电压的输出电压转换为低波纹恒流电流，半导体激光泵浦模块接受低波纹恒流电流的驱动。
在以上实施例中，本发明采用基于开关恒流电源的原理的电压-电流转换模块与电压随动滤波模块相结合的设计，不同于传统线性电源的固定电压值输出方式，在电压随动滤波模块中通过反馈方式实现电压随动滤波，即电压随动滤波模块的输出不再为固定电压值，而是跟随输入电压进行缓变。这样以电压随动滤波模块为第一级输入，开关恒流电源为最终输出，以电压随动滤波模块为输入滤波电路，电压-电流转换模块为电压电流转换电路，以达到兼顾传统激光电源中开关恒流电源的宽范围输入电压和线性电源的输出电流纹波低的效果。
电压随动滤波模块以及电压-电流转换模块的输入输出滤波电路可以适当变更，根据实际要求选配。电压随动滤波模块的电压检测电路单元与电压变换电路单元之间的通道，电压-电流转换模块的电压检测电路单元与电流转换电路单元之间的通道可以有多种实现方式，例如总线通信，模拟量控制等。本发明的采样方式可以有多种方式，例如模数转换电路或电压比较器，设计思想为通过电路设计来监测实时输出电压。各级模块之间可以作为分布式系统使用导线连接，也可以直接集成在同一张电路板卡上。
当电压随动滤波模块和电压-电流转换模块整合为一个模块时，可去除中间滤波部分。
如图5和图7所示，本实施例的MOS管存在于电源的正极上，作为替代方案，MOS管也可放置在负极上使用。
以上所述，仅是本发明的一类实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低纹波高效激光驱动电源，其特征在于，包括电压随动滤波模块、电压-电流转换模块；
电压随动滤波模块：输出去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压；
电压-电流转换模块：将电压随动滤波模块的输出电压转换为低波纹恒流电流；
电压随动滤波模块包括电压变换电路单元和电压随动控制电路单元，
电压随动控制电路单元包括：输入电压采样电路、低通滤波电路、压差控制电路、比较控制电路、输出电压采样电路；
输入电压采样电路包括串联的电阻R3、电阻R4，电阻R3的一端连接输入电压的正极，电阻R4的一端连接输入电压的负极；
低通滤波电路包括串联的电阻R3、电容C1，电容C1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，电容C1的另一端连接输入电压的负极；
压差控制电路包括与电阻R3串联的跟随及求差电路组合D1，跟随及求差电路组合D1的一端连接电阻R3、电阻R4的串接线上，跟随及求差电路组合D1的另一端输出基准信号；跟随及求差电路组合D1包括放大器A2、放大器A3，其中放大器A2的同相输入端连接于电阻R3、电阻R4的串接线上，放大器A2的反相输入端连接于放大器A2的输出端，放大器A2的输出端通过电阻R6与放大器A3的同相输入端连接，放大器A3的同相输入端还连接有接地的电阻R7，放大器A3的反相输入端通过电阻R5连接放大器A3的输出端，放大器A3的反相输入端通过电阻R8连接有压差设置源，放大器A3的输出端输出基准信号，压差设置源是一个可调电压电源；
输出电压采样电路包括串联的电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端连接输出电压的正极，电阻R2的一端连接输出电压的负极，电阻R1、电阻R2的串接线上引出反馈信号；
电阻R3、电阻R4组成的输入电压采样电路与电阻R1、电阻R2组成的输出电压采样电路为两个分压电路，两个分压电路采用相同分压配比；
比较控制电路包括比较器A1，比较器A1的同相输入端引入基准信号、反向输入端引入反馈信号，比较器A1的输出端基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元包括场效应晶体管Q1，场效应晶体管Q1的D脚连接输入电压的正极、S脚连接输出电压的正极、G脚引入基于S脚电压且经过电位变换的消耗开度控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种低纹波高效激光驱动电源，其特征在于，
电压随动控制电路单元：引入输入电压和输出电压进行比较并得到消耗开度控制信号；输入电压在进行比较前，需进行低通滤波处理；输入电压和输出电压在比较前，需进行压差控制处理；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压。
3.根据权利要求1所述的一种低纹波高效激光驱动电源，其特征在于，
输入电压采样电路：对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
低通滤波电路：对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
压差控制电路：对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
输出电压采样电路：对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号；
电压变换电路单元：引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种低纹波高效激光驱动电源，其特征在于，电压-电流转换模块为开关恒流电源电路。
5.一种供电系统，其特征在于，包括外部电源、权利要求1-3中任意一项一种低纹波高效激光驱动电源、半导体激光泵浦模块，外部电源为低纹波高效激光驱动电源提供含有高频成分、低频成分的输入电压，低纹波高效激光驱动电源先将输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压，再将去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压转换为低波纹恒流电流，半导体激光泵浦模块接受低波纹恒流电流的驱动。
6.一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，其特征在于，包括权利要求1-3中任意一项一种低纹波高效激光驱动电源，所述生成方法包括以下步骤：
S1.将具有高频成分和低频成分的输入电压转换为去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压；
S2.将输出电压转换为低波纹恒流电流。
7.根据权利要求6所述的一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，其特征在于，S1具体包括以下步骤：
S11.引入输入电压和引入输出电压从而生成消耗开度控制信号；
S12.引入输入电压、并基于消耗开度控制信号对输入电压进行消耗电压调节，在完成消耗后，得到去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压。
8.根据权利要求7所述的一种低纹波高效激光驱动电源的生成方法，其特征在于，S11具体包括以下步骤：
S111.对含有高频成分、低频成分的输入电压进行采样，得到输入电压采样信号；
S112.对输入电压采样信号进行低通滤波处理，得到去除高频成分、保留低频成分的低频电压信号；
S113.对低频电压信号进行压差处理，得到电压与低频电压信号保持压差跟随的压差电压信号，压差电压信号的电压随输入电压低频成分的波形而波动，将压差电压信号作为基准信号；
S114.对去除高频成分、电压随输入电压低频成分的波形而波动且电压低于或等于输入电压的输出电压进行采样，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号作为反馈信号；
S115.比较控制电路：对基准信号和反馈信号进行比较，基于比较结果形成消耗开度控制信号。
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