隨著物聯(lián)網以及光電信息產業(yè)的快速發(fā)展,在應用于醫(yī)學、軍事的非接觸式測量領域中,信息型半導體激光器作為優(yōu)秀的非接觸式信息源,已經體現(xiàn)出其強大的市場競爭力。半導體激光器對工作條件要求嚴格,工作電流和管芯溫度是影響中心波長變化的主要因素。現(xiàn)有的驅動研究主要針對大功率半導體激光器,對小功率的信息型半導體激光器的驅動研究尚存不足。因此,一款穩(wěn)定、精準、合適的驅動器是其廣泛應用的基礎。中心波長是非接觸式測量的重要指標,但電流變化和溫度變化分別會帶來0.O1nm/mA和0.1nm/℃的影響。基于以上兩個影響因素和半導體激光器的封裝結構,本文自主設計一款小型、穩(wěn)定、精準的半導體激光器驅動系統(tǒng)。驅動系統(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體激光器出光功率的大小,是整個驅動系統(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,結合半導體激光器的共性特點和FLD5F15CX-E系列信息型激光器的個性特點,對恒流控制電路的電源濾波緩啟動電路和負反饋電路分別進行改進。數(shù)字增量式PID算法由微處理器STM32F103xE芯片完成,對電流值進行修正,減少平衡時間。改進型電源濾波緩啟動電路將傳統(tǒng)兩級LC濾波結構改進為結合電感磁珠的一級LC濾波結構。通過Multisim軟件進行仿真驗證,對上電瞬間的濾波緩啟動電路進行瞬態(tài)分析,效果比傳統(tǒng)啟動電路好;針對改進型負反饋電路,提出以儀表放大器替代運算放大器,理論推導出驅動電流與輸入電壓的線性表示式,證明其可行性。在本設計中,改進型負反饋電路由雙儀表放大器、半導體場效應管和高精度采樣電阻構成,是恒流控制的核心部分。改進后的負反饋電路經實物測試、驗證與分析,工作電流控制部分線性度良好,電流控制最大誤差達±0.5mA,工作一小時穩(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控溫度。本文對市場已有的三款專用芯片進行比較和分析,選擇LTC1923作為控制芯片,通過模/數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器與微處理器進行數(shù)據(jù)交換。最后,管芯溫度控制部分經實物測試、驗證和分析,溫度控制最大誤差為±0.3℃,去除起初溫度上升過程,工作一小時穩(wěn)定度約1.4%。
【學位單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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體電源?
圖１－６武漢泰倫特多通道半導體溫控電源??
【參考文獻】
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本文編號：
2872941
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