半导体激光器 开关电源 功率自适应 PID算法论文.doc

半导体激光器论文：功率自适应LD开关电源的设计【中文摘要】本文设计了一种稳压型宽范围的开关半导体激光器(LD)的驱动电源,利用单片机进行自动调节开关电源的绝缘门极晶闸管(IGBT)的占空比,从而使电源输出稳定的电压来实现LD的恒流驱动。该电源还能够据不同规格LD在某一定的范围内进行功率自适应的调节。以单片机为控制核心,结合外围电路,采用PID算法实现了LD的功率自适应调节和恒流驱动。即它是一种基于开关电源的并且有功率自适应的功能的LD驱动电源,经实验证明,该驱动电路效率高、纹波系数低,且光功率的输出稳定度小于0.5%,满足了LD的实际工作需要。该设计采用了单片机的控制,其接收的数据经A/D转换后,再与设定参数进行比较,然后把得到的处理结果送至D/A转换器,来控制LCD显示器和键盘等电路,从而实现了系统的可控化。硬件电路设计运用了模块设计的方法,主要包括了V/I转换模块、恒流源模块、D/A转换器模块、以及采样模块。本论文的主要研究内容如下:(1)介绍了LD的优点、发展史及其主要的应用,并深入研究了LD的工作原理,详细阐述其损坏机理和预防措施。(2)介绍了开关电源的应用与发展,详细阐述了开关电源的工作原理,并介绍了几种开关电源的典型主电路,对他们.【英文摘要】With its small size, low price and high efficiency, good reliability, long working life and excellent color adjustable feature ,Laser diode (LD) is more widely used in national defense, scientific research, medical, processing and other fields. With the wide spread application of semiconductor laser, its drive power requirements are increasing. The traditional power semiconductor lasers are generally driven by linear power supply, while this kind of bulky power has conversion efficiency and low power consum.【关键词】半导体激光器 开关电源 功率自适应 PID算法【英文关键词】Semiconductor lasers Switching power supply Power adaptive PID algorithm【目录】功率自适应LD开关电源的设计摘要4-6ABSTRACT6-7第一章 绪论10-201.1 半导体激光器简介10-131.1.1 半导体激光器的发展应用及优点10-121.1.2 国内外对半导体激光器驱动电源的研究现状12-131.2 半导体激光器的结构13-141.3 半导体激光器的工作原理14-161.4 半导体激光器的输出特性16-171.5 半导体激光器对驱动电源的要求171.6 论文的研究内容17-181.7 论文的研究意义18-19参考文献19-20第二章 开关电源主电路设计20-322.1 开关电源的发展与应用20-212.2 开关电源的工作原理21-222.3 几种开关电源的功率变换主电路介绍22-292.3.1 全桥电路22-232.3.2 半桥电路23-252.3.3 正激电路252.3.4 反激电路25-262.3.5 推挽电路26-282.3.6 几种电路结构的比较28-292.4 本章小结29-30参考文献30-32第三章 开关型LD 驱动电源的设计原理及总体方案32-403.1 LD 开关电源的基本原理32-333.2 系统结构原理33-343.3 自适应功能软件设计34-363.4 软件控制算法设计36-373.5 本章小结37-38参考文献38-40第四章 系统硬件电路的设计与实现40-624.1 单片机及其外围电路40-434.1.1 单片机器件40-414.1.2 过流报警电路41-424.1.3 显示部分42-434.2 信号采样电路43-454.2.1 信号放大电路43-444.2.2 V/I 转换电路44-454.3 光功率控制电路45-474.4 恒流驱动及保护电路47-544.4.1 恒流驱动电路47-484.4.2 LD 过流保护电路48-504.4.3 LD 温控单元设计50-544.5 A/D 及D/A 转换54-564.5.1 A/D 转换电路54-554.5.2 D/A 转换接口电路55-564.6 抗干扰措施56-594.6.1 单片机控制单元的抗干扰措施574.6.2 交流电源进线端抗干扰措施574.6.3 模拟电路抗干扰措施574.6.4 电路板的抗干扰措施574.6.5 软件抗干扰的方法57-594.7 本章小结59-60参考文献60-62第五章 性能测试和结果分析62-685.1 恒流性能测试62-645.1.1 V/I 转