长春光学精密机械学院学报连续半导体激光器驱动电源史全林辛德胜张剑家李军（长春光学精密机械学院篼率半导体激光国家重点，半导体驱动电源由下述几个部分组成：恒流电路它是驱动电源的主供电系统，单独设计了一个变压器。有关资料介绍，仅纳秒级宽度的电压或电流尖峰，都可能引起激光器内部小平面的瞬时过热，造成损伤。实验证明：在交流供电开关合上瞬间，在恒流输出端产生电流尖峰的几率相当篼。并且足以造成半导体激光器的损坏，为彻底解决这个问题，由单片机控制继电器作为开关，控制恒流电路的直流供电。

　　当驱动电源进入稳定工作状态后，单片机才发出指令使继电器触点闭合，为恒流电路供电，将上述之电流尖峰躲过。

　　虽然此时恒流电路的供电已接通，但还没有恒流电流输出，单片机初始化时，已设置恒流电路的流调节端为0电流输出状态。以去除恒流电路本身产生的电流过冲而损坏激光器。当恒流输出的电流值设定之后，单片机将控制其电流调整端，使恒流输出缓慢上升到电流设定值。

　　恒流电路基准电压电路恒流电流输出质量的优势与基准电压的稳定性有关，该电压需经过特殊处理才能使其达到要求。

　　驱动电源的单片机系统单片机系统负责整个驱动源的控制、数据输人、输出、数据处理及显示。其硬件由单片机、键盘、LED显示器、RS232接口、DAC、ADC及激光器制冷及恒温控制等部分组成。

　　2驱动电源工作原理驱动电源通电后，系统自动复位，通过键盘可设定恒流电流值，并在显示器上显示，当按下确定键后，驱动电源的输出端将给出所设定的恒流电流输出。此时，单片机系统将锁定各个接口的输出状态，并进人睡眠状态，避免由于干扰而使单片机系统失灵，使驱动电源失控。根据需要可通过键盘随时唤醒单片机系统，进行正常的操作，驱动电源设计了四块LED显示器，分别显示实际电流值，设定电流值，实际温度值及设定温度值。

　　3驱动电源的硬件设计1单片机系统单片机系统采用AT89C2051系列单片机。该单片机内部具有2K字节的E2PROM存储器、128字节的RAM.只用一片AT89C2051就可以实现驱动电源的控制、数据处理及温控功能。实现了尽量减少硬件，大大的提篼了整机的抗干扰能力。

　　3.2D/A转换器驱动电源的恒流值由键盘设定，单片机根据设定值来控制恒流电路的输出。恒流电路输出电流的大小是由模拟电压控制的。因此，需将数字信号转换成模拟信号。通常的D/A转换器输出的模拟信号是阶梯状变化的，而且数字电路系统的干扰也容易引人恒流电路，造成恒流输出的不稳定。本驱动源采用了脉宽调制式D/A转换电路。有效的解决了上述问题。

　　其工作原理为：单片机按给定频率输出一个不同占空比的脉冲信号，经过光电耦合器送至有源滤波放大器转换为不同的基准电压值，以此来控制恒流电路的输出电流值。D/A转换器输出的模拟电压为：一一时钟周期；加脉冲信号宽度；N对应数字D/A的位数；2Nt脉冲信号周期；Um有源滤波放大器的最大输出电压。

　　2N.反之越小，输出的模拟电压越低。N越大D/A转换器的分辨率就越高，也就是说脉冲信号的频率霸占高D/A转换器的精度越篼。

　　3.3显不器驱动电源有四块显示屏，每块显示器由四位LED构成，利用串行输入的BCD十进制译码驱动芯片MC14499来构成单片机应用系统的显示接口，可以大大减少I/O口线的占用数量。

　　CMOSLED译码驱动器MC14499片内主要包栝一个20位移位寄存器、一个锁存器、一个多路输出器。由多路输出器输出的BCD码经段译码后，换成七段码送至段驱动器输出和小数点输出。另外，由片内振荡器经四分频，信号位译码后提供四个位控信号。经位驱动器送至四条控制线。

　　由于MC14499片内具有BCD译码器和串行口，所以它几乎可以与任何单片机接口相连。它每次可接收20位串行输人数据，其串行输入的20位数据提供了4位BCD码和4位小数点选择位。前4位用于控制4个LED显示器的小数点是否显示，后16位是4个LED显示器的BCD码输人数据。

　　由于MC14499片内有锁存器，送人一帧（20位）数据后，这些数据保存在其内部锁存器中，可靠地驱动4位LED显示器显示锁存器中的数据字符。其显示方式为扫描式循环。

　　全部扫描过程由MC14499单独完成，而无需单片机参与。

　　当系统需要4位以上的LED显示器时，可将多个MC14499级联。每增加一片MC14499时，可增加4位LED显示。

　　3.4键盘电流及温度设定值由四个调整键、二个功能键来配合设定。有粗调增加键、粗调减少键、细调增加键、细调减少键，电流设定键、温度设定键。设定完成后按下确认键驱动电源将输出设定恒流电流。按下睡眠键，驱动电源的单片机进人睡眠状态。并由唤醒键来唤醒单片机系统，复位键可使整机重新复位。半导体激光器由半导体制冷器进行制冷，温度传感器将激光器的温度值转换成电信号，送给PID调节器，PID调节器回控半导体制冷器，实现闭环恒温控制。驱动源恒流电路采用集成运算放大器型恒流源，由于集成运放的漂移小（lOv/C）就使恒流源的漂移和噪声指标大大得到改善。同时采用了整体模块化设计，使其抗干扰能力进一步加强。

　　4动电源的软件设计系统软件采用模块化设计，包括主程序模块、显示模块、键盘管理模块、电流控制模块、结束模块等构成。程序框图见：5结束语本激光器驱动电源经国家重点实验室的试用表明，驱动电源具有智能化程度篼，工作稳定，抗干扰能力强，电源稳定度高及对激光器无损害的特点，是一种实用性强的半导体激光器驱动电源。