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多路连续输出半导体激光器驱动电源的研制

林咏海  
【摘要】:随着半导体激光器应用的日益广泛,对其功率的要求也越来越大。与采用列阵结构来实现更大功率的输出不同。本设计采用了多个小功率半导体激光器的并联输出来实现更大功率的办法。这可以在某些领域(如激光医学)替代价格昂贵的列阵实现较大功率的输出。因此,具有一定的现实意义和研究价值。本文即是针对多路连续输出半导体激光器对驱动电源的要求,综合运用了单片机技术、LED显示技术、恒流技术等研制的多路连续输出半导体激光器驱动电源。 为了提高系统的智能化、可控化。采取了单片机控制的方式。单片机在工作的过程中,由软件代替部分硬件执行功能,不仅节省了硬件的费用,而且具有使用灵活、便于修改等优点。在电路的设计中采用的是自上而下的模块设计方法,即把整体电路分解为恒流源电路、保护电路、防止浪涌冲击电路、数模和模数转换电路、单片机的外围功率驱动电路等一系列子电路。在单个电路的功能实现后,再综合起来考虑整体电路。针对硬件电路中容易出现原理正确,但连接后不能正常工作的缺点,采用了电路结构法、电源去耦法、屏蔽和隔离等方式确保其能正常工作。针对软件设计中容易出现程序跑飞、甚至死机的特点,采取了指令冗余、软件陷阱等一系列方法。本论文的主要内容如下: (1) 深入分析了半导体激光器的工作原理,建立了连续输出方式下半导体激光器的等效电路模型。分析了其失效机理和常见的失效方式。 (2) 根据连续工作方式下对电源的基本要求,结合系统指标的要求,首先确定了单个半导体激光器的主体电路结构,然后提出同时驱动多个半导体激光器的方法。 (3) 对温度采取单片机控制的方式,使其控制智能化、自动化。详细分析了在温控单元中模数、数模转换、外围功率驱动电路的设计。并介绍了其软件程序和在编程时应注意的一些抗干扰问题。 (4) 从实现的角度考虑,设计驱动电路和各种保护电路。对单片机不仅要逻


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