隨著物聯(lián)網(wǎng)以及光電信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,在應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事的非接觸式測(cè)量領(lǐng)域中,信息型半導(dǎo)體激光器作為優(yōu)秀的非接觸式信息源,已經(jīng)體現(xiàn)出其強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。半導(dǎo)體激光器對(duì)工作條件要求嚴(yán)格,工作電流和管芯溫度是影響中心波長(zhǎng)變化的主要因素�，F(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)研究主要針對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器,對(duì)小功率的信息型半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)研究尚存不足。因此,一款穩(wěn)定、精準(zhǔn)、合適的驅(qū)動(dòng)器是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。中心波長(zhǎng)是非接觸式測(cè)量的重要指標(biāo),但電流變化和溫度變化分別會(huì)帶來0.O1nm/mA和0.1nm/℃的影響。基于以上兩個(gè)影響因素和半導(dǎo)體激光器的封裝結(jié)構(gòu),本文自主設(shè)計(jì)一款小型、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由工作電流控制和管芯溫度控制兩部分組成。(1)工作電流控制部分決定著半導(dǎo)體激光器出光功率的大小,是整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制核心。工作電流控制部分采用恒流控制電路結(jié)合數(shù)字增量式PID算法的模數(shù)雙閉環(huán)控制方法。在本文的研究工作中,結(jié)合半導(dǎo)體激光器的共性特點(diǎn)和FLD5F15CX-E系列信息型激光器的個(gè)性特點(diǎn),對(duì)恒流控制電路的電源濾波緩啟動(dòng)電路和負(fù)反饋電路分別進(jìn)行改進(jìn)。數(shù)字增量式PID算法由微處理器STM32F103xE芯片完成,對(duì)電流值進(jìn)行修正,減少平衡時(shí)間。改進(jìn)型電源濾波緩啟動(dòng)電路將傳統(tǒng)兩級(jí)LC濾波結(jié)構(gòu)改進(jìn)為結(jié)合電感磁珠的一級(jí)LC濾波結(jié)構(gòu)。通過Multisim軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證,對(duì)上電瞬間的濾波緩啟動(dòng)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析,效果比傳統(tǒng)啟動(dòng)電路好;針對(duì)改進(jìn)型負(fù)反饋電路,提出以儀表放大器替代運(yùn)算放大器,理論推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)電流與輸入電壓的線性表示式,證明其可行性。在本設(shè)計(jì)中,改進(jìn)型負(fù)反饋電路由雙儀表放大器、半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管和高精度采樣電阻構(gòu)成,是恒流控制的核心部分。改進(jìn)后的負(fù)反饋電路經(jīng)實(shí)物測(cè)試、驗(yàn)證與分析,工作電流控制部分線性度良好,電流控制最大誤差達(dá)±0.5mA,工作一小時(shí)穩(wěn)定度約為1.2%。(2)管芯溫度控制部分采用專用溫度控制芯片,通過熱敏電阻來控制熱電制冷器調(diào)控溫度。本文對(duì)市場(chǎng)已有的三款專用芯片進(jìn)行比較和分析,選擇LTC1923作為控制芯片,通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。最后,管芯溫度控制部分經(jīng)實(shí)物測(cè)試、驗(yàn)證和分析,溫度控制最大誤差為±0.3℃,去除起初溫度上升過程,工作一小時(shí)穩(wěn)定度約1.4%。
【學(xué)位單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN248.4
【部分圖文】：

LDT一5525B溫度控制器

圖１－５武漢泰倫特通用性半導(dǎo)體電源?

圖１－６武漢泰倫特多通道半導(dǎo)體溫控電源??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2872941