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高精度半导体激光器驱动电源系统的设计

作者:时间:2009-06-17来源:网络收藏

O 引 言
(LD)是一种固体光源,由于其具有单色性好,体积小,重量轻,价格低廉,功耗小等一系列优点,已被广泛应用。LD是理想的电子-光子直接转换器件,有很高的量子效率,微小的电流和温度变化都将导致其输出光功率的很大变化。因此,LD的电流要求非常高,必须是低噪声、稳定度高的恒流源,一般很难满足要求。此外,瞬态的电流或电压尖峰脉冲,以及过流、过压都会损坏。这里将以TI公司的芯片TMS320F2812为控制核心,实现带有多种保护的双闭环激光

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/181387.htm


1 总体
恒流源一般采用集成运算和一些分立元器件及单片机构成的“压控恒流源”方法实现,与纯模拟元件构成的恒流源相比,这种方法在恒流精度和线性度上都有明显的提高。但是该方法中单片机是用作显示与控制电压的给定,并未对输出电流实时检测和控制,属于开环控制,影响了恒流源的稳定性及精度。该系统由“压控恒流”电路、信号采样和调理电路、保护电路、键盘、LCD显示、RS 232通信接口以及处理器等环节组成,系统结构框图如图1所示。

通过键盘输入给定,并在LCD上显示,同时经F2812运算处理后输出相应占空比的信号。经低通滤波器、放大调理后实现D/A变换并作为“压控恒流”模块(V-I Constant Current)的控制电压实现“压控恒流”。F2812实时对输出的电流采样,采样数据经数字滤波、分析处理后与给定电流值相比较,得到差值作为PI调节算法表达式中的输入量,通过PI运算得到控制量Uk来调整的输出实现恒流。


2 系统硬件
2.1 直流模块实现
直流电源模块主要由变压、整流、滤波、稳压和“扩流电路”组成。直流电源模块如图2所示。+15 V用于“压控恒流模块”和运算供电;-15 V用于运算负电源供电;+5 V用于数控模块供电。将+5 V用、高稳定性的稳压芯片稳压后再为处理器供电。

“扩流电路”由电阻Rp3和大功率达林顿管TIP147组成,调节Rp3可使+15 V电流得到2 A以上的大电流输出。为减少直流电流中纹波采用RC-π型有源滤波方法,变阻Rp1,Q1,C3与Rp2,Q2,C4组成两个RC滤波电路分别对+15 V和-15 V电源高效滤波。为NPN型晶体管,利用晶体管的电流放大作用可以间接增大滤波电容的容值。
假若Q1和Q2放大倍数为β1和β2,则Q1,Q2基极电容C3,C1等效到射极,分别就为(1+β1)C3和(1+β2)C4,从实现大电阻大电容滤波并减小了电路的体积。图中D5,D6为电源故障显示,D7和D8起保护稳压器LM7815,LM7915的作用。当输出端有负载时,如果LM7915稳压器的输入端开路,这时LM7915无输出,+15 V经负载加到LM7915的输出端以致损坏LM7915。LM7815的保护原理相同。

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