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基于STM32的半导体激光光源驱动器的设计与实现
资料介绍
随着激光技术的日趋成熟,半导体激光器以其体积小、重量轻、便于集成、转换效率高、能直接调制以及能与其他半导体器件集成等优点,在工业生产和科学研究领域具有广阔的应用前景。然而传统的半导体激光光源驱动器存在控制方式单一、电路结构复杂、不易调试、功能简单、控制精度较低且等缺陷,限制了半导体激光器在应用领域的进一步扩展。
针对上述问题,根据激光器输出功率稳定性的因素主要是激光器工作温度稳定性与驱动电流稳定性的原理,并在所选用半导体激光器的前提下,确定了激光器驱动器的技术指标,并依据指标设计了半导体激光光源驱动器。驱动器系统主要包括温度控制与电流驱动控制。系统应用闭环负反馈原理设计了温度控制部分与电流驱动部分,并采用 PID的控制方式,实现了半导体激光器驱动温度和光功率稳定性在1％~0.1%的精密控制,达到了国内先进水平,且满足其在实际工程上的应用,具有很好的实用性。
论文完成的主要工作可概括如下:
1.项目分析:根据所选半导体激光器并分析其工作原理和功能需求的基础上,对比之前基于51单片机设计的半导体激光光源驱动器,提出了驱动器系统的总体方案设计。
2.硬件设计:驱动器的系统硬件设计平台,主要包括电流控制模块与温度控制模块,并以STM32微控制器为核心,配合半导体制冷器控制器MAX1968执行器件。
3.软件设计:系统软件的设计主要是以数字PID计算控制量,并使用数字滤波提高了测试的稳定性。上位机设计使用LabVIEW设计监控界面,实时显示测试数据。
4.测试验证:最后根据方案指标对实现的半导体激光光源驱动器进行验证,测试结果证明:温度控制精度可达到±0.03℃,稳定度为0.15%,激光输出功率控制精度可达到±0.02mW,稳定度可达到0.25%,达到了预期效果,该半导体激光光源驱动器实现了半导体激光器驱动温度和光功率的精密控制,具有实用性、可行性。
论文创新之处
1.在半导体激光光源驱动器调节中,使用PID控制算法,大大提高系统的响应速度,减小超调量,提高了系统的稳定性。
2.在电路设计方面,采用高精度高集成度的专用芯片,代替了分立元件,缩小了系统体积,提高了系统高可靠性。
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