高精度半導體激光器驅動電源系統(tǒng)的設計

式中：G，bn-1，…，b0為適當選擇的常數(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都歸一化，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。由文獻[6]中表2-54可知，K=1時所對應電阻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，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濾波在通帶內沒有紋波，這使得PWM到D／A變換精度上得到保證，仿真結果如圖5所示。

2．4 鍵盤與顯示實現(xiàn)
鍵盤的功能是輸入預置電流值并且可以實時修改。鍵盤采用16個鍵，“0～9”和“?”鍵用于數(shù)字輸入；“ENTER”，“CANCLE”鍵表示確認、取消；“↑”，“↓”鍵表示步進量增加、減少；“NUM”鍵表示步進量選擇。預置電流步進量分為±10 mA和±1 mA，可以輸入10～2 500 mA范圍內電流值，預置電流輸入按下“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，將預置輸出電流值和實時采樣電流值分成兩行顯示。
2．5 LD保護電路
半導體激光器LD的PN結非常脆弱，極容易損壞。瞬時的電流突變，容易使半導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(也稱為軟啟動)是指驅動電源開啟后，控制電壓Vs不突然加在整個恒流電路上，而是在設定的時間內從零逐漸升至Vs。將幾個前向導通的二極管與激光器LD串聯(lián)可以有效延長LD管的使用壽命，因為當發(fā)生大的前向電壓時，這些二極管導通，電流將不會從激光管LD通過，從而避免損壞LD管。在LD兩端并聯(lián)一個小電容，同時并聯(lián)一個反向二極管防止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，即采樣的電流值經(jīng)處理后與限流值比較，大于限流值時，將開關管Q6導通，V4被箝為0 V使調整管截止達到限流的目的。

3 系統(tǒng)軟件設計
軟件采用匯編語言編寫，可以通過鍵盤實時修改電流的給定值，同時LCD可以顯示給定值和實測值。為方便調試系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，主要包括主程序，給定給定、LCD顯示及PI調節(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量的調整。系統(tǒng)主程序與外環(huán)調節(jié)程序流程圖如圖6所示。