学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

功率自适应LD开关电源的设计

作　者: 陈瑞霞
导　师: 毛海涛
学　校: 河南大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 半导体激光器 开关电源 功率自适应 PID算法
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 103次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文设计了一种稳压型宽范围的开关半导体激光器(LD)的驱动电源,利用单片机进行自动调节开关电源的绝缘门极晶闸管(IGBT)的占空比,从而使电源输出稳定的电压来实现LD的恒流驱动。该电源还能够据不同规格LD在某一定的范围内进行功率自适应的调节。以单片机为控制核心,结合外围电路,采用PID算法实现了LD的功率自适应调节和恒流驱动。即它是一种基于开关电源的并且有功率自适应的功能的LD驱动电源,经实验证明,该驱动电路效率高、纹波系数低,且光功率的输出稳定度小于0.5%,满足了LD的实际工作需要。该设计采用了单片机的控制,其接收的数据经A/D转换后,再与设定参数进行比较,然后把得到的处理结果送至D/A转换器,来控制LCD显示器和键盘等电路,从而实现了系统的可控化。硬件电路设计运用了模块设计的方法,主要包括了V/I转换模块、恒流源模块、D/A转换器模块、以及采样模块。本论文的主要研究内容如下:(1)介绍了LD的优点、发展史及其主要的应用,并深入研究了LD的工作原理,详细阐述其损坏机理和预防措施。(2)介绍了开关电源的应用与发展,详细阐述了开关电源的工作原理,并介绍了几种开关电源的典型主电路,对他们进行优缺点的比较。(3)根据半导体激光器对电源的要求,设计出一种新型的基于开关电源的具有功率自适应功能的半导体激光器(LD)驱动电源,该设计采用开关电源做为激光器的驱动,且可实现功率自适应。(4)设计系统中硬件模块电路,包括功率采样电路,V/I转换电路、D/A电路以及慢启动电路,并对它们进行分析。设计了温度控制单元和保护电路,详细阐述了系统的抗干扰措施。(5)对控制核心单片机及其特点进行了详细阐述,并对与其连接的外围模块电路进行了分析设计。(6)介绍了自适应控制程序设计,根据软件设计要求和各个功能子程序的实现方法,提供了精确的PID控制算法。(7)对电路的原理图和测试结果进行实验分析,得出结论。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 半导体激光器简介  10-13
    1.1.1 半导体激光器的发展应用及优点  10-12
    1.1.2 国内外对半导体激光器驱动电源的研究现状  12-13
  1.2 半导体激光器的结构  13-14
  1.3 半导体激光器的工作原理  14-16
  1.4 半导体激光器的输出特性  16-17
  1.5 半导体激光器对驱动电源的要求  17
  1.6 论文的研究内容  17-18
  1.7 论文的研究意义  18-19
  参考文献  19-20
第二章 开关电源主电路设计  20-32
  2.1 开关电源的发展与应用  20-21
  2.2 开关电源的工作原理  21-22
  2.3 几种开关电源的功率变换主电路介绍  22-29
    2.3.1 全桥电路  22-23
    2.3.2 半桥电路  23-25
    2.3.3 正激电路  25
    2.3.4 反激电路  25-26
    2.3.5 推挽电路  26-28
    2.3.6 几种电路结构的比较  28-29
  2.4 本章小结  29-30
  参考文献  30-32
第三章 开关型LD 驱动电源的设计原理及总体方案  32-40
  3.1 LD 开关电源的基本原理  32-33
  3.2 系统结构原理  33-34
  3.3 自适应功能软件设计  34-36
  3.4 软件控制算法设计  36-37
  3.5 本章小结  37-38
  参考文献  38-40
第四章 系统硬件电路的设计与实现  40-62
  4.1 单片机及其外围电路  40-43
    4.1.1 单片机器件  40-41
    4.1.2 过流报警电路  41-42
    4.1.3 显示部分  42-43
  4.2 信号采样电路  43-45
    4.2.1 信号放大电路  43-44
    4.2.2 V/I 转换电路  44-45
  4.3 光功率控制电路  45-47
  4.4 恒流驱动及保护电路  47-54
    4.4.1 恒流驱动电路  47-48
    4.4.2 LD 过流保护电路  48-50
    4.4.3 LD 温控单元设计  50-54
  4.5 A/D 及D/A 转换  54-56
    4.5.1 A/D 转换电路  54-55
    4.5.2 D/A 转换接口电路  55-56
  4.6 抗干扰措施  56-59
    4.6.1 单片机控制单元的抗干扰措施  57
    4.6.2 交流电源进线端抗干扰措施  57
    4.6.3 模拟电路抗干扰措施  57
    4.6.4 电路板的抗干扰措施  57
    4.6.5 软件抗干扰的方法  57-59
  4.7 本章小结  59-60
  参考文献  60-62
第五章 性能测试和结果分析  62-68
  5.1 恒流性能测试  62-64
    5.1.1 V/I 转换性能测试  62-63
    5.1.2 参数设定测试  63-64
  5.2 LD 功率自适应测试分析  64-65
  5.3 温控性能测试  65-66
  5.4 本章小结  66-67
  参考文献  67-68
致谢  68-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  70-71

相似论文

  1. 半导体激光器热电控制技术研究,TN248.4
  2. 无刷直流电动机及其控制系统,TM33
  3. 水温检测控制系统研制,TP273.5
  4. 低轮廓车载“动中通”系统性能改进方案的研究,TN927.2
  5. 大功率照明LED驱动控制研究,TM923.34
  6. 小型机载三维成像激光雷达系统的关键技术研究,TN958.98
  7. 基于REC技术的新型DFB半导体激光器研究,TN248.4
  8. 中频感应加热电源的设计,TM924.5
  9. 一种PWM模式DC/DC降压变换器的研究与设计,TM46
  10. 开关电源节能技术,TN86
  11. 宽温低功耗MnZn铁氧体材料及变压器仿真,TM277
  12. 多功能电脉冲理疗仪的设计与实现,TH789
  13. 水下非接触电能传输装置的设计、试验与研究,TM724
  14. 真空断路器模块电源系统的电磁兼容与可靠性设计,TM561.2
  15. 光伏并网发电中太阳跟踪系统的设计,TM615
  16. 一种高效智能型LED路灯驱动电源的研究与设计,TN312.8
  17. 半导体激光器电源及相关控制技术的研究,TN248.4
  18. 二维阵列半导体激光器输出耦合技术研究,TN248.4
  19. 半导体激光器的注入锁定研究,TN248.4
  20. 半导体激光器串联群驱动电源的研制,TN248.4
  21. 半导体激光器的宽谱快速调谐及其在气体检测中的应用,TN248.4

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器 > 半导体激光器
© 2012 www.xueweilunwen.com