CN110829173A - 一种单片机控制的半导体激光驱动电源 - Google Patents

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马驰
朱悦
张鹏
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    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
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Abstract

一种单片机控制的半导体激光驱动电源，属于电力工程技术领域，是主要由CPU模块、AD转换模块、光功率及温度采集模块、LD模块、DA转换模块、电流源驱动及保护模块、温控电路和致冷器组成的，本发明的单片机控制的半导体激光驱动电源，抗干扰冲击能力强，软启动、软关闭，具有安全可靠保护。

Description

一种单片机控制的半导体激光驱动电源
技术领域
本发明涉及一种单片机控制的半导体激光驱动电源，属于电力工程技术领域。
背景技术
半导体激光器的运行与驱动电源有很大的关系，瞬态的电流或电压尖峰等许多因素都很容易损坏激光器，电流、温度的起伏会引起光功率的变化，影响输出的准确、稳定。目前，商品化半导体激光器输出功率越来越大，波长范围覆盖可见及红外，在光谱技术、光外差探测、医疗、加工等领域得到愈来愈广泛的应用，有关驱动电源的问题因素更加受到人们的重视.。本发明研发一种单片机控制的半导体激光驱动电源。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种单片机控制的半导体激光驱动电源。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种单片机控制的半导体激光驱动电源，是主要由CPU模块、AD转换模块、光功率及温度采集模块、LD模块、DA转换模块、电流源驱动及保护模块、温控电路和致冷器组成的，其特征在于：所述CPU模块和AD转换模块相连接，AD转换模块和光功率及温度采集模块相连接，光功率及温度采集模块和LD模块相连接，DA转换模块和CPU模块相连接，DA转换模块与电流源驱动及保护模块相连接，电流源驱动及保护模块和LD模块相连接，温控电路和DA转换模块相连接，致冷器和温控模块相连接，致冷器和LD模块相连接。
所述的电流源驱动及保护模块，半导体激光器需由电流源驱动，由运放和达林顿连接的三极管进行电流放大，再通过U微分放大反馈，从而实现恒流输出；电压由单片机控制，既CPU发出的数字控制信号经D/A转换器转换为模拟量，再由多路开关切换到功率控制通道，经U1构成的模拟保持电路输出。电流源输出通断由电流开关Q控制，它采用快速、大电流的MOSFET器件，并由三极管驱动，控制信号来自CPU开关量输出；采取继电器保护，采取慢启动和慢关闭，使电源开和关引起的激光器工作电流的变化成为一种缓慢的变化。运行过程中改变设置功率值时，也必须慢调整工作电流，电路中电感也是起限制电流突变的作用。
所述的温控电路，光功率反馈采用外部监测光电二极管的输出光电流，由放大再经A/D转换后送CPU处理，得出控制量，调整激光器的工作电流，从而进行激光功率的闭环控制；温度控制采用半导体制冷来实现，这是一种热电制冷器，只要控制流过温控器电流的大小和方向，就能对激光器进行制冷或加热，从而控制激光器的工作温度。温控单元中，温度传感器采用具有负温度系数(NTC)热敏电阻，并选用额定功率为16W的TE器件，最大驱动电流为4A，工作温度控制设定在20°，控制精度为±0.3°。
该发明的有益之处是：本发明的单片机控制的半导体激光驱动电源，抗干扰冲击能力强，软启动、软关闭，具有安全可靠保护。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图中，1、CPU模块，2、AD转换模块，3、光功率及温度采集模块，4、LD模块，5、DA转换模块，6、电流源驱动及保护模块，7、温控电路，8、致冷器。
具体实施方式
一种单片机控制的半导体激光驱动电源，是主要由CPU模块1、AD转换模块2、光功率及温度采集模块3、LD模块4、DA转换模块5、电流源驱动及保护模块6、温控电路7和致冷器8组成的，其特征在于：所述CPU模块1和AD转换模块2相连接，AD转换模块2和光功率及温度采集模块3相连接，光功率及温度采集模块3和LD模块4相连接，DA转换模块5和CPU模块1相连接，DA转换模块5与电流源驱动及保护模块6相连接，电流源驱动及保护模块6和LD模块4相连接，温控电路7和DA转换模块5相连接，致冷器8和温控模块7相连接，致冷器8和LD模块4相连接。
所述的电流源驱动及保护模块6，半导体激光器需由电流源驱动，由运放和达林顿连接的三极管进行电流放大，再通过U微分放大反馈，从而实现恒流输出；电压由单片机控制，既CPU发出的数字控制信号经D/A转换器转换为模拟量，再由多路开关切换到功率控制通道，经U1构成的模拟保持电路输出。电流源输出通断由电流开关Q控制，它采用快速、大电流的MOSFET器件，并由三极管驱动，控制信号来自CPU开关量输出；采取继电器保护，采取慢启动和慢关闭，使电源开和关引起的激光器工作电流的变化成为一种缓慢的变化。运行过程中改变设置功率值时，也必须慢调整工作电流，电路中电感也是起限制电流突变的作用。
所述的温控电路7，光功率反馈采用外部监测光电二极管的输出光电流，由放大再经A/D转换后送CPU处理，得出控制量，调整激光器的工作电流，从而进行激光功率的闭环控制；温度控制采用半导体制冷来实现，这是一种热电制冷器，只要控制流过温控器电流的大小和方向，就能对激光器进行制冷或加热，从而控制激光器的工作温度。温控单元中，温度传感器采用具有负温度系数(NTC)热敏电阻，并选用额定功率为16W的TE器件，最大驱动电流为4A，工作温度控制设定在20°，控制精度为±0.3°。
本装置在工作时，整个系统由单片机控制,光功率及温度采样模拟信号经放大后由A/D转换为数字信号，送人CPU进行运算处理，反馈控制信号经D/A转换后再分别送往激光器电流源电路和温控电路，形成光功率和温度的闭环控制。光功率通道和温度通道共用12位A/D和D/A，由多路开关切换。光功率设定从键盘输人，并由LED数码管显示激光功率数据。单片机系统中CPU采用MCS-51系列的8031，再配上2764EPROM作外部程序存储器，以及8155作RAM和I/O扩展。A/D,D/A转换器挂在单片机总线上，键盘、显示器接815.5并行扩展口，8031的P1口用作开关量的输人、输出。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种单片机控制的半导体激光驱动电源，是主要由CPU模块、AD转换模块、光功率及温度采集模块、LD模块、DA转换模块、电流源驱动及保护模块、温控电路和致冷器组成的，其特征在于：所述CPU模块和AD转换模块相连接，AD转换模块和光功率及温度采集模块相连接，光功率及温度采集模块和LD模块相连接，DA转换模块和CPU模块相连接，DA转换模块与电流源驱动及保护模块相连接，电流源驱动及保护模块和LD模块相连接，温控电路和DA转换模块相连接，致冷器和温控模块相连接，致冷器和LD模块相连接。
2.如权利要求1所述的一种单片机控制的半导体激光驱动电源，其特征在于：所述的电流源驱动及保护模块，半导体激光器需由电流源驱动，由运放和达林顿连接的三极管进行电流放大，再通过U微分放大反馈，从而实现恒流输出；电压由单片机控制，既CPU发出的数字控制信号经D/A转换器转换为模拟量，再由多路开关切换到功率控制通道，经U1构成的模拟保持电路输出。电流源输出通断由电流开关Q控制，它采用快速、大电流的MOSFET器件，并由三极管驱动，控制信号来自CPU开关量输出；采取继电器保护，采取慢启动和慢关闭，使电源开和关引起的激光器工作电流的变化成为一种缓慢的变化。运行过程中改变设置功率值时，也必须慢调整工作电流，电路中电感也是起限制电流突变的作用。
3.如权利要求1所述的一种单片机控制的半导体激光驱动电源，其特征在于：所述的温控电路，光功率反馈采用外部监测光电二极管的输出光电流，由放大再经A/D转换后送CPU处理，得出控制量，调整激光器的工作电流，从而进行激光功率的闭环控制；温度控制采用半导体制冷来实现，这是一种热电制冷器，只要控制流过温控器电流的大小和方向，就能对激光器进行制冷或加热，从而控制激光器的工作温度。温控单元中，温度传感器采用具有负温度系数(NTC)热敏电阻，并选用额定功率为16W的TE器件，最大驱动电流为4A，工作温度控制设定在20°，控制精度为±0.3°。
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