本文關(guān)鍵詞：基于STM32的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：半導(dǎo)體激光器作為精密的光電器件,工作時需要穩(wěn)定的驅(qū)動電流和恒定的工作溫度。驅(qū)動電流決定半導(dǎo)體激光器的輸出功率,工作溫度影響輸出激光的中心波長。以LC96P系列半導(dǎo)體激光器為例,發(fā)射波長隨溫度的變化為0.02 nm/oC。因此,為了保證半導(dǎo)體激光器輸出功率和發(fā)射波長的穩(wěn)定性,設(shè)計專用的驅(qū)動電路就顯得尤為必要。LC96P系列半導(dǎo)體激光器采用14腳蝶形封裝,主要用作摻鉺光纖放大器的泵浦源。本文針對LC96P的特性,設(shè)計了恒流驅(qū)動電路和溫度控制電路。首先,本文介紹了半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用和發(fā)展歷程,以及國內(nèi)外半導(dǎo)體激光器驅(qū)動技術(shù)的研究現(xiàn)狀。其次,本文介紹了恒流驅(qū)動電路的設(shè)計。主要包括供電電源的選取、恒流驅(qū)動電路原理與分析、激光器保護電路設(shè)計、元器件選擇等部分。本文設(shè)計的恒流驅(qū)動電路是連續(xù)式的壓控恒流源,主要由運算放大器、功率場效應(yīng)管和電流采樣電阻等元件構(gòu)成。設(shè)計中,我們運用運算放大器的電壓負反饋原理,使電路形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。此外,本文還使用4路場效應(yīng)管并聯(lián),設(shè)計了更大電流的恒流源電路。再次,本文介紹了溫度控制電路的設(shè)計。包括電源設(shè)計、溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)和比例-積分-微分算法的研究等。溫度控制系統(tǒng)分為溫度采集和溫度控制兩部分。溫度采集部分的主要內(nèi)容是熱敏電阻阻值的測量。由于阻值不便直接測量,本文先使用惠斯通電橋?qū)⒆柚缔D(zhuǎn)換為電壓值,再將該電壓經(jīng)運算放大器放大,然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量。溫度控制部分的主要內(nèi)容是半導(dǎo)體制冷器驅(qū)動電路的設(shè)計。使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制MAX1968芯片,由MAX1968輸出雙向的電流,再以該電流驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器,實現(xiàn)對激光器的制冷和制熱。最后,本文介紹了基于STM32的控制與人機接口設(shè)計。在恒流驅(qū)動電路部分,STM32負責(zé)電流采樣值的讀取與顯示,以及數(shù)控電壓的輸出。在溫度控制部分,STM32負責(zé)溫度信號的采集與處理,以及結(jié)合比例-積分-微分算法的激光器溫度控制。在人機接口方面,主要實現(xiàn)了設(shè)置保存、按鍵輸入與顯示。實驗測試的結(jié)果表明,本文設(shè)計的恒流驅(qū)動電路能夠為LC96P激光器提供0~950 mA的驅(qū)動電流;采用4路場效應(yīng)管并聯(lián)的壓控恒流源以整流二極管作為模擬負載,最大輸出電流達到10 A。溫度控制電路能夠?qū)C96P激光器的工作溫度控制在25oC,控制精度±0.1oC。
【關(guān)鍵詞】：半導(dǎo)體激光器驅(qū)動 STM32 壓控恒流源 TEC溫控
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究進展12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 恒流驅(qū)動電路的設(shè)計15-27
• 2.1 供電電源的選取15-16
• 2.2 恒流驅(qū)動電路的原理與分析16-17
• 2.3 半導(dǎo)體激光器保護電路設(shè)計17-20
• 2.3.1 半導(dǎo)體激光器保護措施17-18
• 2.3.2 電流限制方案18-20
• 2.4 主要電路元件的選取20-21
• 2.5 更大電流恒流源的探索21-23
• 2.6 壓控恒流源電路實驗與分析23-27
• 第3章 溫度控制電路的設(shè)計27-39
• 3.1 溫度控制電路概述27-28
• 3.1.1 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計27-28
• 3.1.2 溫度控制電路電源設(shè)計28
• 3.2 溫度控制原理簡述28-30
• 3.2.1 半導(dǎo)體制冷器原理簡介28-29
• 3.2.2 NTC熱敏電阻原理簡介29-30
• 3.3 溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)30-33
• 3.3.1 溫度采集電路的設(shè)計30-32
• 3.3.2 半導(dǎo)體制冷器驅(qū)動芯片的選擇與電路設(shè)計32-33
• 3.4 PID控制算法的研究33-37
• 3.4.1 PID控制算法原理33-35
• 3.4.2 PID控制算法的數(shù)字化實現(xiàn)35-36
• 3.4.3 PID控制器的參數(shù)整定36-37
• 3.5 溫度控制電路實驗與分析37-39
• 第4章 基于STM32的控制電路與人機接口設(shè)計39-55
• 4.1 STM32簡介39-42
• 4.2 恒流驅(qū)動電路的控制42-45
• 4.2.1 電流采樣部分的設(shè)計42-44
• 4.2.2 恒流源控制電壓的設(shè)計44-45
• 4.3 溫度控制電路的控制45-48
• 4.3.1 溫度采集部分的控制45-47
• 4.3.2 MAX1968的控制47-48
• 4.4 按鍵輸入功能設(shè)計48-51
• 4.5 旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)輸入設(shè)計51-52
• 4.6 屏幕顯示與其他52-55
• 4.6.1 屏幕顯示設(shè)計與STM32的FLASH存儲52-53
• 4.6.2 STM32的FLASH存儲53
• 4.6.3 μCos-III系統(tǒng)的移植53-55
• 第5章 總結(jié)和展望55-57
• 5.1 工作總結(jié)55
• 5.2 工作展望55-57
• 參考文獻57-59
• 作者簡介及在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60

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