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用于半导体激光器恒流源的信号转换电路设计

刘鹏  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,半导体激光器技术已深入到国民经济和国防建设的各个领域。在远距离通讯,激光雷达,数字信号的存储和恢复,激光测距,机器人,全息应用,医学诊断等方面都有广泛的应用。但半导体激光器是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件,对工作条件要求非常苛刻。在不适当的工作或存放条件下,会造成性能的急剧恶化乃至失效。所以,使激光器正常工作的激光器驱动电源就显得尤为重要。 传统的激光器恒流源多为纯模拟的产品,功能单一,操作烦琐,对激光器的保护不完善。本文介绍了一种实用型的基于单片机的高稳定度半导体激光器恒流源。该恒流源由单片机进行程序化控制,具有自己鲜明的技术优势。本论文主要阐述了恒流源的信号转换电路的设计及实现。共包括A/D转换部分电路,D/A转换部分电路,显示及编码输入部分电路和保护系统中的过热保护部分电路。经实验验证,这些电路及程序工作稳定,符合恒流源设计的要求。 品质优良的半导体激光器驱动电源能输出稳定的驱动电流,并能对激光器进行可靠、有效地保护。在系统中嵌入MCU,能有效地实现上述功能。 在本文中,系统的D/A,A/D部分主要采用AD7521和TLC2543来实现。他们转换快、稳定性好、与微处理器接口简捷,对本系统而言都是合适的器件。系统的显示部分采用北京精电蓬远显示技术有限公司的 MDLS-16265B液晶显示模块,分两行显示,每行十六个字符,可同时显示工作中的激光器的多种信息。以前,一般的数字程控的仪器都采用键盘输入的方式,这种方式设计简单,但对用户来说操作稍显烦琐。现在,很多国内外仪器采用编码输入的方式,操作简便可靠,深受用户喜爱。所以,本系统也采用了这种方式。 系统保护部分共包括四个部分:延时保护、软启动保护、限流保护和过热保护。本文主要完善了限流保护部分并设计实现了过热保护功能。限流保护主要防止驱动电流超过激光器的额定电流而导致激光器损坏。在工作中,如果控制激光器温度的温控器失效,恒流源自身的过热保护功能可切断驱动电流,强 WP=48 迫激光器停止工作,确保了激光器的安全使用。采用上述方案,可有效保证激光器安全工作。 目前,随着科技的发展,对激光器恒流源的要求也逐步提高。比如,某些用户需要恒流源具有前面板消隐功能,即在恒流源正常工作的情况下,面板上所有指示灯全部熄灭,只留下声音提示。这一功能主要配合某些要求较高的光学实验使用。这是在系统设计时的一点工作展望,还有待进一步的研究与设计。


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