CN204376188U - 一种基于硬件pi调节的激光器控制电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器控制电源，具体为一种基于硬件PI调节的激光器控制电源。所述的开关K串联在电路中；电阻R12与发光二极管LED串联，然后并联到电源VCC与地之间，再与C1并联；所述的激光器负载TU1与二极管D1、电容器C4并联，然后与三极管Q1的集电极串联，三极管Q1的发射极串联电阻R2后，接地；三极管Q1的基极与电阻R1、三极管Q2的集电极相连接；本实用新型的优点是：结构简单、成本低廉，使用安全稳定的，在一定程度上减少纹波成本；采用硬件PI算法，一定程度的减少控制周期。

Description

一种基于硬件PI调节的激光器控制电源

技术领域：本实用新型涉及激光器控制电源，具体为一种基于硬件PI调节的激光器控制电源。

背景技术：在高端激光器研发领域，我国一直处于世界领先地位，但激光器电源控制技术相对较为落后，主要依靠从美国进口专用控制芯片，价格非常昂贵，每片约50美元，几乎与中等激光器的价格相等。

高精度国产激光器控制电源一般存在3个问题：1、纹波控制不好。激光器类似于半导体二极管，其特性随着温度及电流变化呈现出十分复杂的曲线，为了保证激光器的恒定输出，激光器电源必须时刻调节负载两端的电压及电流，这种调节带来的问题就是纹波过大，一般在5‰左右。2响应速度过快导致调节周期长。美国控制芯片利用数字PID算法，考虑了激光器在不同情况下的特性曲线，通过大量实验总结出每段曲线的PID值，将控制细致化，控制周期极短；而国产电源一般都缺少PID调节控制，只是通过普通的负反馈进行调节，缺少趋势预判及比例系数的修正，导致激光器功率突变后，电源输出没有预判，只能持续增加功率或降低功率，必然会控制过度，然后在反向增加或减少，如此反复，控制周期很长。3、缺乏激光器保护电路。在很多情况下，激光器会出现临界击穿现象，发光突然增强。比如温度过高时开机、电源输出不稳等情况出现时，如果没有保护电路，激光器往往会在在几秒内烧毁。

发明内容：本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、手感完全不一样的一种沙板乒乓球拍。本实用新型的目的是这样实现的：它包含电阻R、可调电阻RP、电容器C、二极管D1、稳压管D2、三极管Q、放大比较器U1A、放大器U1B、传感器PD、LED电源指示灯、开关K、激光器负载TU1、激光器控制电源箱体2、控制面板1，其特征在于：所述的开关K串联在电路中；电阻R12与发光二极管LED串联，然后并联到电源VCC与地之间，再与C1并联；所述的激光器负载TU1与二极管D1、电容器C4并联，然后与三极管Q1的集电极串联，三极管Q1的发射极串联电阻R2后，接地；三极管Q1的基极与电阻R1、三极管Q2的集电极相连接；相连接的节点接电容器C2后接地；所述的三极管Q2的发射极接地，基极通过电阻R10与所述的放大比较器U1A的1引脚相连接；放大比较器U1A的3引脚与电阻R4、电阻R11串联后，与电容器C7、稳压管D2、电容器C6并联，然后与电阻R5串联到电源VCC的正极；电阻R6与所述的可调电阻RP4并联后与电阻R8串联，接入所述的放大器U1B的6引脚；所述的放大器U1B的5引脚与7引脚之间并联电阻R3与电容器C3,放大器U1B的5引脚还与所述的传感器PD串联后接入电源VCC；所述的LED电源指示灯、开关K设于所述的控制面板之上。本实用新型的优点是：结构简单、成本低廉，使用安全稳定的，在一定程度上减少纹波成本；采用硬件PI算法，一定程度的减少控制周期。

附图说明：图1是本实用新型电路连接原理示意图；图2是本实用新型结构原理示意图。2-激光器控制电源箱体，JP-是连接插件。 

具体实施方式：它包含电阻R、可调电阻RP、电容器C、二极管D1、稳压管D2、三极管Q、放大比较器U1A、放大器U1B、传感器PD、LED电源指示灯、开关K、激光器负载TU1、激光器控制电源箱体、控制面板，其特征在于：所述的开关K串联在电路中；电阻R12与发光二极管LED串联，然后并联到电源VCC与地之间，再与C1并联；所述的激光器负载TU1与二极管D1、电容器C4并联，然后与三极管Q1的集电极串联，三极管Q1的发射极串联电阻R2后，接地；三极管Q1的基极与电阻R1、三极管Q2的集电极相连接；相连接的节点接电容器C2后接地；所述的三极管Q2的发射极接地，基极通过电阻R10与所述的放大比较器U1A的1引脚相连接；放大比较器U1A的3引脚与电阻R4、电阻R11串联后，与电容器C7、稳压管D2、电容器C6并联，然后与电阻R5串联到电源VCC的正极；电阻R6与所述的可调电阻RP4并联后与电阻R8串联，接入所述的放大器U1B的6引脚；所述的放大器U1B的5引脚与7引脚之间并联电阻R3与电容器C3,放大器U1B的5引脚还与所述的传感器PD串联后接入电源VCC；所述的LED电源指示灯、开关K设于所述的控制面板1之上。

下面结合附图详述本实用新型工作原理及工作过程：TU1是激光器负载，PD是光强采集传感器。激光器发光功率在输出时会受到自身及环境的变化影响，通过传感器PD采集到功率变化后，利用运算放大器的负反馈作用于三极管Q1，当激光器功率偏高时，电路会自动减少三极管Q1的基极电流，从而使激光器输出降低；当激光器输出降低时，负反馈又自动增大三极管Q1的基极电流，使激光器的输出升高，从而达到恒功率输出调节的效果。

开关K闭合后，电源电压通过电阻R12限流，给串联接入的LED指示灯供电，LED作为电源指示灯；另一路，电源通过限流电阻R5使串联接入的稳压管D2工作在稳压状态，电阻R6与可变电阻RP4并联组成电压调节电路，激光器按照可调电阻RP4的调节值恒功率输出；电阻R8串联接入放大器U1B的负极，作用是阻抗匹配；当随着外界温度及激光器自身输出变化时，激光器发出的光通过传感器PD反馈端采集激光器的输出量，正反馈串联回放大器U1B的正极，通过串联电阻R1，调节三极管Q1的基极电流，从而控制激光器的恒功率输；串入三极管输出回路中的二极管D1，作用是防止电源反接。

电阻R10的一端连接到放大比较器U1A的输出端，另一端连接到三极管Q2的基极；放大比较器U1A的负极串联一个电阻R7，再串联一个电阻R2后接地；正极通过串联电阻R4和电阻R11分压得到参考值；放大器U1B正极与输出端，接入电阻R3，电阻R3与电容器C3并联；放大器U1B的负极与电阻R8相连并通过电容器C1接地；放大器U1B的正极分别流入电阻R3和电容器C3。

当PD传感器采集到激光器输出突然增大时，电流通过电阻R9和可调电阻RP3分压后，正反馈回到放大比较器U1A的正极，U1A判断如果电压超过电阻R4和电阻R11组成的分压电压后，通过电阻R10限流电阻，打开三极管Q2，Q2开通后强制拉低了三极管Q1的基极电压，使其无法导通，从而关闭激光器电源，对激光器进行保护。电容器C1、C2、C4、C6、C7均是滤波电容器。电阻R2的作用是限制三极管Q1导通后的电流，保护激光器。放大比较器U1A的作用是比较，放大器U1B的作用是放大，也起到积分的效果。三极管Q1、Q2是9013型号，放大比较器U1A、U1B是LM358型号，PD传感器是EE-SX772型号。

Claims (1)

1.一种基于硬件PI调节的激光器控制电源，它包含电阻R、可调电阻RP、电容器C、二极管D1、稳压管D2、三极管Q、放大比较器U1A、放大器U1B、传感器PD、LED电源指示灯、开关K、激光器负载TU1、激光器控制电源箱体、控制面板，其特征在于：所述的开关K串联在电路中；电阻R12与发光二极管LED串联，然后并联到电源VCC与地之间，再与C1并联；所述的激光器负载TU1与二极管D1、电容器C4并联，然后与三极管Q1的集电极串联，三极管Q1的发射极串联电阻R2后，接地；三极管Q1的基极与电阻R1、三极管Q2的集电极相连接；相连接的节点接电容器C2后接地；所述的三极管Q2的发射极接地，基极通过电阻R10与所述的放大比较器U1A的1引脚相连接；放大比较器U1A的3引脚与电阻R4、电阻R11串联后，与电容器C7、稳压管D2、电容器C6并联，然后与电阻R5串联到电源VCC的正极；电阻R6与所述的可调电阻RP4并联后与电阻R8串联，接入所述的放大器U1B的6引脚；所述的放大器U1B的5引脚与7引脚之间并联电阻R3与电容器C3,放大器U1B的5引脚还与所述的传感器PD串联后接入电源VCC；所述的LED电源指示灯、开关K设于所述的控制面板之上。