可编程直流电源系统和检测电路设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

半导体激光器凭借着其优异的特点,在军事、医疗、工业生产、光纤通讯等高尖端技术领域发挥着举足轻重的作用。由于半导体激光器的注入电流及工作温度的稳定性对其输出有直接、明显的影响,所以,研制一款高稳定性的半导体激光器驱动电源具有极为重要的意义。

半导体激光器具有转换效率高、体积小、重量轻、易于集成、能直接调制等优良特性。但由于半导体激光器对电冲击的承受能力很差,微小的电流变化都会使输出波长和输出功率变化,同时半导体激光器对温度的变化也很敏感,所以半导体激光器的驱动与控制非常重要。提高激光器驱动与控制的性能是提高半导体激光器性能的重要途径之一。传统的激光器驱动器控制精度低,操作过程复杂。本论文设计了一种基于dsp的新型半导体激光器电源控制器克服了以上缺点。

二十一世纪,随着激光技术和微电子技术的飞速发展,激光电源也经历了一系列的变革,从单纯的模拟电路到与单片机或dsp结合,现今的激光电源总体发展趋势是数字化、高频化、智能化。虽然用单片机也能控制激光电源的电流大小与温度,但是由于其速度与功能限制,精度已经不能很好满足现在人们的需求,但是,借助dsp的高速处理能力及强大的运算能力,很多设想变为可能。本文是以美国ti公司专门为控制领域推出的dsp芯片tms320f2812为控制核心,以半导体激光器为研究对象对激光电源的数字化和智能化做出了研究。利用dsp芯片的高运算能力以及丰富的外设,将数字控制所需要的微处理器功能、产生pwm波形的功能及外围电路都集成到一块芯片中,配合外扩的存储芯片及高精度的d/a芯片,与目前的电源控制系统相比,硬件数量大大减少,集成度明显提高。首先,确定研究对象为dpssl(diode pump solid state laser)技术下的二极管激光器驱动电源,对半导体激光器的工作原理及要求进行分析,得出所要设计的激光电源的性能指标及各部分要求。其次,根据脉冲工作方式的特定要求,确定了电源的主要环节的技术实施方案,设计了相应的硬件电路与软件程序,采用了功率场效应管作为功率器件,运用dsp进行实时控制。采用反馈控制原理,实现了自动化控制,输出脉冲电流幅度、脉宽和重复频率的可调。再次,利用dsp的pwm输出与强大运算能力,设计一个半导体温度控制系统,采用数字温度传感器ds18b20与半导体制冷器(tec),精度高,速度快,体积小,使半导体激光器工作在固定的温度。最后,对设计的激光电源及相应的系统进行试验分析,得出结论。研制完成的电源在运行中稳定可靠,达到了预定的技术指标要求。

2. 研究的基本内容与方案

a.研究的基本内容

1. 学习、了解可编程直流电源的发展现状、应用领域以及需求概况；

2. 分析和研究可编程直流电源的主电路拓扑结构、工作原理及其控制原理；

3. 研究计划与安排

1.掌握基于dsp的可编程直流电源的原理：1-3周；

2.翻译不少于2万字符的英文文献：第4周

3.分析和设计可编程直流电源的检测元件与检测电路：5-9周；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 贾正春,马志源.电力电子学[m].北京:中国电力出版社.2002.

[2] 普利斯曼(美），莫瑞(美).开关电源设计[m](第3版).北京:电子工业出版社.2010.

[3] 马西秦. 自动检测技术[m](第3版).北京:机械工业出版社.2009.