高精度半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

式中：G，bn-1，…，b0為適當(dāng)選擇的常數(shù)。圖4低通濾波器要滿足式(4)必須具備以下條件，

由歸一化方法可得，將截止頻率fc(Hz)和電容C21都?xì)w一化，所以電阻系數(shù)為K=100／fcC'，C'是以μF為單位的C21值，要使增益G=2時(shí)。由文獻(xiàn)[6]中表2-54可知，K=1時(shí)所對(duì)應(yīng)電阻R6～R10電容C22～C23(μF)的系數(shù)分別為2.491，2.339，0.692，11．043，11.043，C21，C21。選擇fc=1 000，C'=O.01時(shí)，圖4中R6～R10，C21～C23分別為24.49l，23.39，6.92，110.43，110.43，O.01，O.01，O.01。經(jīng)EWB仿真軟件仿真可知該三階濾波電路得到很好的濾波性能，ButterWorth濾波在通帶內(nèi)沒有紋波，這使得PWM到D／A變換精度上得到保證，仿真結(jié)果如圖5所示。

2．4 鍵盤與顯示實(shí)現(xiàn)
鍵盤的功能是輸入預(yù)置電流值并且可以實(shí)時(shí)修改。鍵盤采用16個(gè)鍵，“0～9”和“?”鍵用于數(shù)字輸入；“ENTER”，“CANCLE”鍵表示確認(rèn)、取消；“↑”，“↓”鍵表示步進(jìn)量增加、減少；“NUM”鍵表示步進(jìn)量選擇。預(yù)置電流步進(jìn)量分為±10 mA和±1 mA，可以輸入10～2 500 mA范圍內(nèi)電流值，預(yù)置電流輸入按下“EN-TER”鍵后即可在LCD上顯示。數(shù)據(jù)顯示選擇常用的液晶顯示LCD1602A，將預(yù)置輸出電流值和實(shí)時(shí)采樣電流值分成兩行顯示。
2．5 LD保護(hù)電路
半導(dǎo)體激光器LD的PN結(jié)非常脆弱，極容易損壞。瞬時(shí)的電流突變，容易使半導(dǎo)體激光器兩端面腔鏡產(chǎn)生損傷造成激光器永久性損壞。慢速啟動(dòng)(也稱為軟啟動(dòng))是指驅(qū)動(dòng)電源開啟后，控制電壓Vs不突然加在整個(gè)恒流電路上，而是在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)從零逐漸升至Vs。將幾個(gè)前向?qū)ǖ亩O管與激光器LD串聯(lián)可以有效延長(zhǎng)LD管的使用壽命，因?yàn)楫?dāng)發(fā)生大的前向電壓時(shí)，這些二極管導(dǎo)通，電流將不會(huì)從激光管LD通過，從而避免損壞LD管。在LD兩端并聯(lián)一個(gè)小電容，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)反向二極管防止LD受到過大的反向電壓而損壞。為防止過電流，可采用軟件和硬件保護(hù)，即采樣的電流值經(jīng)處理后與限流值比較，大于限流值時(shí)，將開關(guān)管Q6導(dǎo)通，V4被箝為0 V使調(diào)整管截止達(dá)到限流的目的。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件采用匯編語言編寫，可以通過鍵盤實(shí)時(shí)修改電流的給定值，同時(shí)LCD可以顯示給定值和實(shí)測(cè)值。為方便調(diào)試系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括主程序，給定給定、LCD顯示及PI調(diào)節(jié)等子程序。
系統(tǒng)的初始化包括DSP外圍接口芯片和電流給定的初始化，鍵盤掃描包括給定和步進(jìn)量的調(diào)整。系統(tǒng)主程序與外環(huán)調(diào)節(jié)程序流程圖如圖6所示。