具有噪聲巡檢功能的LD可調(diào)串聯(lián)群驅(qū)動電源的設(shè)計.pdf

1、隨著半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的日益開拓，對其功率的要求也越來越大，而大功率激光器的價格卻越來越高，大概成指數(shù)上升趨勢。所以，利用多個二極管串聯(lián)實現(xiàn)大功率輸出越來越顯現(xiàn)它的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的激光二極管串聯(lián)群驅(qū)動裝置，驅(qū)動電路是模擬閉合回路，雖然可以精確控制電流，但僅靠模擬技術(shù)實現(xiàn)，不但電路設(shè)計復(fù)雜，難以維護，而且無法與外部處理器交換數(shù)據(jù)，無法很好的監(jiān)控激光管的工作狀況。
　　 本文介紹了一種新型的具有噪聲巡檢功能的激光二極管串聯(lián)群驅(qū)動電源，有效

2、的解決了激光二極管參數(shù)差異引起的輸出功率不穩(wěn)定問題，并且二極管的數(shù)量可以調(diào)節(jié)。該裝置采用單片機和FPGA相結(jié)合，當(dāng)半導(dǎo)體激光器串聯(lián)群中有一個或多個損壞，可以采用測量噪聲的方式來檢驗和發(fā)現(xiàn)，并及時報警，從而確保整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性、可靠性。串聯(lián)群激光二極管的輸出通過光纖耦合器進行耦合，可以獲得較大的功率輸出。
　　 該裝置采用FPGA和單片機共同控制，主要接收A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。接收的數(shù)據(jù)通過與設(shè)定的參數(shù)比較，把處理結(jié)果送至D

3、/A轉(zhuǎn)換器，控制LED顯示器和鍵盤等接口電路，實現(xiàn)了系統(tǒng)的可控化。在硬件電路設(shè)計中采用模塊設(shè)計方法，主要有恒流源電路、功率采樣電路、V/I轉(zhuǎn)換電路，以及FPGA與A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器。并且針對半導(dǎo)體激光器的嬌嫩性，我們還特別在設(shè)計中增加了軟啟動電路，保護電路和溫控單元，保證驅(qū)動裝置能穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠、安全的驅(qū)動半導(dǎo)體激光器串聯(lián)群的工作。
　　 本論文的主要內(nèi)容如下：
　　 (1)介紹了半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷史以及主要

4、應(yīng)用，讓我們對半導(dǎo)體激光器有了一個大致的了解。深入研究了半導(dǎo)體激光器的工作原理，系統(tǒng)闡述了半導(dǎo)體激光器的損壞機理，得出使用半導(dǎo)體激光器時的注意事項。
　　 (2)根據(jù)半導(dǎo)體激光器對電源的要求，設(shè)計出一種新型的具有噪聲巡檢功能的激光二極管串聯(lián)群驅(qū)動電源，該裝置采用多個小的半導(dǎo)體激光器串聯(lián)。
　　 (3)設(shè)計系統(tǒng)中硬件模塊電路，包括慢啟動電路，功率采樣電路，以及V/I轉(zhuǎn)換電路，并對它們進行分析。設(shè)計出了溫度控制單元的驅(qū)動電路

5、和保護電路，詳細分析了系統(tǒng)的抗干擾措施。
　　 (4)詳細研究了控制核心器件FPGA及其特點，并對其與A/D、D/A、顯示器、鍵盤等的連接電路進行設(shè)計和分析，其中對使用器件做了簡單介紹。介紹了FPGA的配置方式，描述了ADC0809的狀態(tài)轉(zhuǎn)換、DAC0832的輸出控制。
　　 (5)對各個功能模塊的硬件電路原理進行介紹、分析，并作出相應(yīng)的理論推導(dǎo)。介紹了智能控制器的程序?qū)崿F(xiàn)方式，根據(jù)軟件設(shè)計要求和各個功能子程序的實現(xiàn)方法