基于單片機(jī)的半導(dǎo)體激光器電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　如圖3所示，該恒流源由運(yùn)放U1和三極管T1，達(dá)林頓管Q2進(jìn)行電流放大，再通過U2放大反饋，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出。TQ2以大功率達(dá)林頓管為調(diào)整管，將其接成射極輸出的形式，半導(dǎo)體激光器(LD)作為負(fù)載串聯(lián)在達(dá)林頓管的發(fā)射極，通過控制達(dá)林頓管的基極實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器電流的控制。本設(shè)計(jì)要求電路最大能輸出3 A工作電流，這就要求推動(dòng)達(dá)林頓管的基極電流也比較大，但因集成運(yùn)算放大器一般工作在小電流狀態(tài)，不能直接推動(dòng)達(dá)林頓管正常工作，即使勉強(qiáng)推動(dòng)其工作也會(huì)造成集成運(yùn)算放大器本身功耗過大，溫升過高，影響電路的輸出精度，所以采用小功率三極管T1推動(dòng)大功率達(dá)林頓管工作。采樣電阻接在激光器下端，采樣信號(hào)經(jīng)過由U2組成的同相比例放大環(huán)節(jié)放大后再接回到U1的反相輸入端，構(gòu)成電流負(fù)反饋電路，達(dá)到輸出恒流的目的。

　　2.3激光功率的穩(wěn)定控制

　　光功率反饋采用外部監(jiān)測(cè)光電二極管的輸出光電流，由放大器再經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后送CPU處理，得出控制量，調(diào)整激光器的工作電流，從而進(jìn)行激光功率的閉環(huán)控制。

　　溫度控制在本系統(tǒng)中采用了半導(dǎo)體制冷來實(shí)現(xiàn)，這是一種熱電制冷器，只要控制流過溫控器電流的大小和方向，就能對(duì)激光器進(jìn)行制冷或加熱，從而控制激光器的工作溫度。

　　2.4保護(hù)電路

　　雖然慢啟動(dòng)電路消除了高頻沖擊電流的危害，但不能有效地防止直流或低頻電流過載對(duì)半導(dǎo)體激光器的危害，因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)立過載保護(hù)電路。一般可采用限流式保護(hù)電路。若長(zhǎng)時(shí)間工作于短路的情況下，過熱仍然會(huì)導(dǎo)致調(diào)整管的損壞，此時(shí)可以采取截流式保護(hù)電路。過電壓保護(hù)的精度主要取決于穩(wěn)壓二極管，而其工作點(diǎn)是隨流經(jīng)穩(wěn)壓管的電流和環(huán)境溫度變化的，因此，設(shè)計(jì)上必須選用穩(wěn)定電壓的溫漂非常小的穩(wěn)壓管。

3軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自頂向下，逐步細(xì)化，利用子程序構(gòu)成各模塊，如初始化模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等。主程序流程圖如圖4所示。

　　在主程序流程中，系統(tǒng)上電復(fù)位后，開始進(jìn)行各模塊初始化，然后調(diào)顯示子程序，顯示數(shù)據(jù)，再調(diào)鍵掃描子程序，若有鍵按下，則調(diào)相應(yīng)的鍵功能程序，若無鍵按下，則循環(huán)調(diào)用顯示程序。

　　4結(jié) 語

　　本文中設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源的控制系統(tǒng)通過慢啟動(dòng)電路、恒流源電路和光功率反饋電路等，解決了恒流和在工作溫度范圍內(nèi)輸出功率的不穩(wěn)定問題，穩(wěn)定度較高。