设计开发
半导体激光器驱动电源的设计
张莹贾文超石森
(长春工业大学电气与电子工程学院吉林长春130000)
字技术与流用
摘要：本文的主要工作以数字式大功率半导体激光器驱动电源设计展开，主要是实现能够给半导体激光器提供最大输出40A、输出电压在2V~10V 的恒流源。基于驱动电源的技术要求，设计了驱动电路主回路、保护电路、温控单元等数字式大功率半导体激光器驱动电源的主要部分。
关键词：车导体激充器大电流恒流源单片机温度控制
中图分类号:TN248.4
文献标识码:A
文章编号：1007-9416(2014)08-0138-02
Abstract:The digital Semiconductor Laser's Driving Source is designed in this paper, in order to gain a constant current source, which the maximize output electric current is 40A, voltage is from 2V to 10V. based on the requirements of the very task, major circuits of Driving Source are designed ,inchding major loop protective circuits ,temperature control circuit and the single chip management unit.
Key Words:Laser diode Heavy Constant Current Source Single Chip Temperature Control
1引言
由于半导体激光器的应用越来越广泛，所以人们对给其提供电源的驱动器的需求也越来越多，能够设计出符合要求的半导体激光器，其驱动电源是发展的必然要求，特别是大功率率导体激光器驱动电源的设计。
2总体设计方案及分析
本论文实验选取的半率导体激光器的型号为MD-500-7，功率为 500W，电压为<50VDC，电流为0-60A。
驱动电源的整体设计如下图2一1所示。整个系统中各单元的设计是围绕着总体设计方案展开的，对其中重要的、对技术指标实现有较大影响的单元，进行了必要的方案分析、方案对比、方案筛选，以及其理论分析，
在以往设计的半导体激光器驱动电源中，只是单纯的采用了恒流源的主回路的设计方案，本文中为了达到更好的效果，激光二极管的温度也进行了相应的控制，如图2-1所示。温控单元的设计是必要的，这是因为尽管率导体激光器是高效率的电子光子转换器件，但由于不可避免地存在各种损耗机理，从而影响到激光管工作波长的稳定和输出功率的稳定。激光器是一个灵敏度高、成本昂贵的器件，因此必须对率导体激光器的温度进行严格的控制，使其在
恒温下能够可靠的工作。 3恒流源驱动器的设计
3.1恒流源电路原理图
本论文设计的但流源使半导体激光器工作在连续模式下，其驱动电源是最大输出40A大电流的稳流源，但输出电压却很低，可以在 2~10V之间。我们使用大功率场效应管在设计中作为调整控制管，通过控制此场效应管的栅源电压Uss即场效应管的开关来控制连接在漏极D上的负载电流，并使其不变，从面达到恒流的目的。根据以上论述的设计思想，设计出了输出电压2～10V，输出电流可达40A 的恒流源电路原理图，如图3一1所示。
在正常工作时，MOSFET管Q1的控制电压V_为正电压，此正向驱动电压V_使MOSFET管饱和导通。流过LD的电流I，按指数规律递增。收移日期：2014-08-23
其中，I为MOSFET管一直导通时Vdd对L充电所能达到的最大电流：
V为外加的直流电源； U，为LD的阔值电压；
V，为MOSFET管饱和导通时的漏源压降；
R'为LD在阔值以上工作时的动态等效电阻r和R及L申联的等效电阻值。
3.2驱动器中的保护部分设计
驱动电源的稳定与否直接影响到率导体激光器的工作效率和寿命，所以对率导体激光驱动电源的保护是必要的。
(1)浪涌消除电路。浪涌是一种突发性态电压或电流脉冲。半导体激光器的核心是PN结，当PN结能承受的正向电流超出了它的允许最大电流值时，严重会即时烧毁；轻微也会使性能受到影响，致使无法正常使用，如果PN结承受的反间电压超过其允许值，它会受到严重的损坏。
(2)软启动实现。在驱动器电路的设计中，为了防止驱动器在上电冲击外，同时要确保激光器两端不能突然加上阶跃电流。由于上升沿很小的阶跃电流，会对率导体激光器产生不良的影响。因此，在设计驱动器时，为了解决这一问题考虑增加软启动电路。
(3)过流过压检测电路。率导体激光器有正常工作电流和电压，如果工作电流/电压超过正常范围，激光器会损坏。激光器价格昂费，因不正常使用造成的损坏，会造成严重的经济上的损失，因此必须把半导体激光器的工作电流/电压限制在设定范围内。
(4)流源各部分的软件设计，系统软件采用的是模块化设计，包括：电流控制模块、保护模块、显示模块、键盘管理模块和结束模块等构成。程序的框图如图3-2所示。
4半导体制冷器及其驱动电路的设计
4.1率导体制冷器的设计
率导体制冷器的基本元件是热电偶对，即把P型和N型半导体元件连成热电假直流电源后，在两个接头处就会产生温差。在冷处电流方向是N到P，温度下降并吸热。在热端处电流方向是P到N，温度上升且放热。多个热电偶对在电路上串联起来，并联起来就构成
作者简介：张莹(1987一),女,颈士，研方向：电力电子变换技术及应用，
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