功率稳定可调LD驱动电路的设计

由上述可见，驱动电流由V1及小电阻Rs决定。在实际中取Rs为30Ω的高精度电阻，则由上式可得满量程电流为150mA。由于LD正常工作时，其压降为2V左右，所以这样设计驱动电流最大值不会超过100mA，对LD可以起到保护作用。故驱动电流在0～100mA之间可调。由上式可见，最大驱动电流可以通过调节Rs的大小来得到，设计灵活性较大。

此外 ，电路中单片机与计算机间通过RS232串行口进行通信，采用的RS232收发器为MAX3232。计算机通过串口可对LD的初始驱动电流、参考监测电压进行设置，还可以对PID数字调节器的比例、积分、微分系数进行设定，这样可以方便快捷地整定出调节器的参数。存储器中存放一些设定参数以及暂存PID运算的中间结果。

数字PID调节

PID调节器控制结构简单，参数容易调整，不必求出被控对象的数字模型便可调节。其输入e(t)与输出u(t)间的关系为：

为了实现编程，将上式写成离散化，可写出第k次采样式PID的输出表达为：

式中，E(k)为第k次采样式的偏差值。设监测电压设定值为V0set，差分放大器第k次输出的采样值为Vo(k)，则：

E(k)=Voset-Vo(k) (5)

为程序设计方便，将式(4)作进一步改进，设比例输出为：Up(k)=KpE(k),积分项输出为：Ui(k)=K1E(k)+P1(k-1)，微分项输出为：UD(k)=Kd[E(k)-E(k-1)],那么式(4)可写成：

U(k)=U p(k)+Ui(k)+UD(k) (6)

式(6)即为离散化的位置型PID编程方式，一般采用浮点运算。当Kp、KI、KD分别给出且存放在指不定期的内部RAM中时，则完成式(6)位置型浮点运算PID运算程序的流程图如图5所示(初始化程序设置初值使E(k-1)=UI(k-1)=0)。

在PID三种作用中，比例作用可对偏差作出及时响应;积分作用主要用来消除静差，改善系统的静态特性;身分作用主要用来减少超调，克服振荡，使系统趋向稳定，加快系统的动作速度，减少超调时间，改善系统的动态特性。若能将三种作用的强度配合适当，可以使控制器快速、平稳、准确，从而获得满意的控制效果。PID调节器的参数整定可以使用扩充临界比例度法。

该设计将经典PID控制理论融入激光二极管功率控制中，采用数字调节方式，初始驱动电流(LD输出功率)可设置，最小电流可调量小，调节精度高，最大驱动电流可变。将该驱动电路与温度控制电路配合使用(LD的阈值电流和输出功率受工作温度的影响较大)，可使激光二极管输出功率高度稳定且可调。