亚洲AV色无码乱码在线观看|?愛妃?av中文字幕无码|最新国产91精品第二页|精品免费国产a级奶水

半導(dǎo)體激光器LD工作影響因素

半導(dǎo)體激光器的核心是PN結(jié)一旦被擊穿或諧振腔面部分遭到破壞,則無(wú)法產(chǎn)生非平衡載流子和輻射復(fù)合,視其破壞程度而表現(xiàn)為激光器輸出降低或失效。

造成LD損壞的原因主要為腔面污染和浪涌擊穿。腔面污染可通過(guò)凈化工作環(huán)境來(lái)解決,而更多的損壞緣于浪涌擊穿。浪涌會(huì)產(chǎn)生半導(dǎo)體激光器PN結(jié)損傷或擊穿,其產(chǎn)生原因是多方面的,包括:①電源開(kāi)關(guān)瞬間電流;②電網(wǎng)中其它用電裝備起停機(jī);③雷電;④強(qiáng)的靜電場(chǎng)等。實(shí)際工作環(huán)境下的高壓、靜電、浪涌沖擊等因素將造成LD的損壞或使用壽命縮短,因此必須采取措施加以防護(hù)。

傳統(tǒng)激光器電源是用純硬件電路實(shí)現(xiàn)的,采用模擬控制方式,雖然也能較好的驅(qū)動(dòng)激光,但無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確控制,在很多工業(yè)應(yīng)用中降低了精度和自動(dòng)化程度,也限制了激光的應(yīng)用。使用單片機(jī)對(duì)激光電源進(jìn)行控制,能簡(jiǎn)化激光電源的硬件結(jié)構(gòu),有效地解決半導(dǎo)體激光器工作的準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠性等問(wèn)題。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,采用適合LD的芯片可使電源可靠性得到極大提高。

在穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源中,目前常用的是開(kāi)關(guān)電源和線性電源,由于開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)較差、紋波系數(shù)較大[2],對(duì)瞬態(tài)特性和溫度要求較高的半導(dǎo)體激光驅(qū)動(dòng)電源采用線性電源較為合理。為了實(shí)現(xiàn)高的電流穩(wěn)定度,驅(qū)動(dòng)電路大多采用負(fù)反饋的控制方法,原理圖見(jiàn)圖2。工作時(shí),通過(guò)電阻電流采樣反饋為驅(qū)動(dòng)電流提供有源控制。方法是在功率晶體管的源極串聯(lián)一個(gè)采樣電阻RS,用于取樣反饋,該取樣電壓經(jīng)過(guò)I/U轉(zhuǎn)后,作為反饋電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較,進(jìn)而通過(guò)調(diào)整功率晶體管的電阻大小對(duì)輸出電流If進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡中,以達(dá)到穩(wěn)定電流的目的。 輸出電流If與設(shè)定的參考電壓Vref的關(guān)系可由負(fù)反饋原理得到 ,上式只是一個(gè)近似的表達(dá),隨著負(fù)載的不同和輸入電壓的變化,輸出電流還是有微小的變化,但是由于前置放大器放大倍數(shù)很高,使得輸出電流變化很小,穩(wěn)定度一般能達(dá)到10-5量級(jí)。實(shí)際上,線形穩(wěn)壓源和穩(wěn)流源的結(jié)構(gòu)原理基本相同,只是輸出方式的不一樣,即負(fù)載的加載方式不同,譬如,在圖2中,如果負(fù)載也采樣電阻并行連接,圖2 就成了一個(gè)恒定輸出電壓為Vref的穩(wěn)壓源。同樣的,基于這種方式的穩(wěn)壓源稍加調(diào)整也可作為恒流源。目前,各種可調(diào)穩(wěn)壓器集成芯片技術(shù)成熟,產(chǎn)品豐富,因此可以對(duì)這種芯片的功能進(jìn)行擴(kuò)展以滿足我們的設(shè)計(jì)要求。

考慮到實(shí)際應(yīng)用情況,如電源體積、輸出電流大小、特別是瞬態(tài)響應(yīng),我們選用ONSEMI公司的低壓差大電流集成可調(diào)穩(wěn)壓芯片NCP5662,它的瞬態(tài)響應(yīng)比同類穩(wěn)壓器要快,建立時(shí)間1-3us,可承受電流值達(dá)2A,具有內(nèi)部電流限制和熱保護(hù)功能等,其功能框圖如圖3所示。 圖3顯示的是其穩(wěn)壓工作的情況,根據(jù)前面敘述的原理,對(duì)該集成電路進(jìn)行擴(kuò)展以將其設(shè)計(jì)成為一個(gè)穩(wěn)定度很高的恒流源,幾種擴(kuò)展方法中,實(shí)驗(yàn)證明比較合理的工作方式如圖4所示。先不考慮圖中虛框內(nèi)的電路,當(dāng)加電之后,電路開(kāi)始工作,進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí),由于集成電路內(nèi)部的反饋?zhàn)饔?R11兩端的電壓始終保持在0.9V,所以,R7兩端的電壓始保持在 ,故流過(guò)R7兩端的電流Is由下式確定: 因此,改變R3、R11、R7可以靈活的調(diào)整輸出電流的值。按照?qǐng)D4中各元件的取值,通過(guò)計(jì)算得到Is=2A,此恒定電流將流過(guò)激光二極管到地,由于 NCP5662內(nèi)部的比較器具有很高的放大倍數(shù),因此,電流的穩(wěn)定度非常的好。另外,從R11和NCP5662的GND端流出到負(fù)載的電流小于4mA,與2A相比影響很小。圖中C8的作用為改善電源的瞬態(tài)響應(yīng)特性。

隨著半導(dǎo)體激光的應(yīng)用日益廣泛,對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電源的要求也越來(lái)越多樣化,同時(shí)具備數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和輸出控制能力的智能化半導(dǎo)體激光電源成為半導(dǎo)體激光電源發(fā)展的新方向。該文以AMD-PDT治療儀激光電源和LD泵浦固體激光器電源為研制目標(biāo),使用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心,著重研究了智能化半導(dǎo)體機(jī)激光電源的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)。全文共分為三部分。第一部分為智能化儀器的概述部分,詳細(xì)的介紹了智能化儀器的發(fā)展、原理和特點(diǎn)。第二部首先介紹半導(dǎo)體激光器的工作特性,包括半導(dǎo)體激光器的輸出光功率、光譜、工作溫度和注入電流的相互關(guān)系;然后介紹般半導(dǎo)體機(jī)激光器電源的構(gòu)成原理,最后逐步總結(jié)出智能化半導(dǎo)體機(jī)激光電源的模型。第三部分為智能化半導(dǎo)體激光電源的實(shí)現(xiàn)部分,第四章詳細(xì)分析了AMD-PDT治療儀控制電源的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程;在硬件設(shè)計(jì)部分中,重點(diǎn)分析了半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電路和儀器的人機(jī)交互界面-液晶顯示屏和觸摸屏的工作

半導(dǎo)體激光器(LD)體積小,重量輕,轉(zhuǎn)換效率高,省電,并且可以直接調(diào)制�；�于他的多種優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已在科研、工業(yè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用,同時(shí)其驅(qū)動(dòng)電源的問(wèn)題也更加受到人們的重視。使用單片機(jī)對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電源的程序化控制,不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)上述功能,而且可提高整機(jī)的自動(dòng)化程度。同時(shí)為激光器驅(qū)動(dòng)電源性能的提高和擴(kuò)展提供了有利條件。

主要實(shí)現(xiàn)電流源驅(qū)動(dòng)及保護(hù)、光功率反饋控制、恒溫控制、錯(cuò)誤報(bào)警及鍵盤顯示等功能,整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制。本系統(tǒng)中選用了C8051F單片機(jī)。C8051F單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC),他在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其他功能部件,如本系統(tǒng)中用到的ADC和DAC。

這些外設(shè)部件的高度集成為設(shè)計(jì)小體積、低功耗、高可靠性、高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了方便,也大大降低了系統(tǒng)的成本。光功率及溫度采樣模擬信號(hào)經(jīng)放大后由單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),進(jìn)行運(yùn)算處理,反饋控制信號(hào)經(jīng)內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換后再分別送往激光器電流源電路和溫控電路,形成光功率和溫度的閉環(huán)控制。

光功率設(shè)定從目前,凡是高精密的恒流源,大多數(shù)都使用了集成運(yùn)算放大器。其基本原理是通過(guò)負(fù)反作用,使加到比較放大器兩個(gè)輸入端的電壓相等,從而保持輸出電流恒定。并且影響恒流源輸出電流穩(wěn)定性的因素可歸納為兩部分:一是構(gòu)成恒流源的內(nèi)部因素,包括:基準(zhǔn)電壓、采樣電阻、放大器增益(包括調(diào)整環(huán)節(jié))、零點(diǎn)漂移和噪聲電壓;二是恒流源所處的外部因素,包括:輸入電源電壓、負(fù)載電阻和環(huán)境溫度的變化。

半導(dǎo)體激光器往往會(huì)因?yàn)榻釉谕�一電網(wǎng)上的多種電器的突然開(kāi)啟或者關(guān)閉而受到損壞,這主要是由于開(kāi)關(guān)的閉合和開(kāi)啟的瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流,就是該電流致使半導(dǎo)體激光器損壞,介于這種情況,必須加以克服。因此,驅(qū)動(dòng)電源的輸入應(yīng)該設(shè)計(jì)成慢啟動(dòng)電路,以防損壞,左邊輸入端接穩(wěn)壓后的直流電壓,右邊為輸出端。整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)可看作是在射級(jí)輸出器上添加了兩個(gè)Ⅱ型濾波網(wǎng)絡(luò),分別由L1,C1,C2和L2,C6,C7組成。電容C5構(gòu)成的C型濾波網(wǎng)絡(luò)及一個(gè)時(shí)間延遲網(wǎng)絡(luò)。慢啟動(dòng)輸入電壓V在開(kāi)關(guān)和閉合的瞬間產(chǎn)生大量的高頻成分,經(jīng)過(guò)圖中的兩個(gè)Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)濾出大部分的高頻分量,直流以及低頻分量則可以順利地經(jīng)過(guò)。到達(dá)電阻R和C組成的時(shí)間延遲網(wǎng)絡(luò),C2和C4并聯(lián)是為了減少電解電容對(duì)高頻分量的電感效應(yīng)。