慢启动半导体激光器驱动电源的设计
慢启动半导体激光器驱动电源的设计毛海涛,林咏海,张锦龙,冯伟,柴秀丽,牛金星,李方正(河南大学物理与信息光电子学院,河南,开封,475001)
摘要:根据半导体激光器的光功率与电流的关系,通过慢启动电路、纹波调零电路、功率稳恒电路等解决了使用中的电源在工作温度范围内其输出功率不稳定的问题。设计的电路稳定度达到410-4。关键词:半导体激光器;功率增益自动控制电路;驱动电源中图分类号:TN248 44文献标识码:A文章编号:10087613(2005)05002103
0引言半导体激光器(LD)具有体积小、重量轻、价格低、驱动电源简单且不需要高电压(2.5V)等独特优点。目前,广泛应用于光纤通讯、集成光学、激光印刷、激光束扫描等技术领域。在实际应用中,遇到的问题之一是激光器在发光时阻值不断上升,造成输出光功率的下降。这可能导致激光器永久性的破坏或使发光强度达不到作为光源时的参量要求。因此,研制性能可靠、经济、耐用的半导体激光器具有广泛的应用价值。1LD的驱动电流与输出光功率的特性半导体激光器的结构如图1所示,对一般的半导体激光器来说,激光二极管(LD)是正向接法,光电二极管(PD)是反向接法。PD受光后转换出的光电流Im在串联电阻R2上以电压信号反映出射光功率的大小,如图2所示,因此添加控制电路即可达到稳定发光功率的目的。半导体激光器的发光功率与通过的电流关系如图3所示,为便于分辨,图中底部的近似直线有所抬高。从图3中可以看出,在某一温度下,当驱动电流低于阈值电流时,激光器输出光功率P近似为零,半导体激光器只能发出荧光,当驱动电流高于阈值时输出激光,并且光输出功率随着驱动电流的增大而迅速增加并近似呈线性上升关系。2半导体激光器驱动电路设计本例以HTL670T5为例,介绍一种半导体激光器稳功率驱动电路。该管输出波长为650nm,额定功率30mW,其工作特性曲线与图3所示接近。
2.1慢启动电路半导体激光器往往会由于接在同一电网上的日光灯等电器的关闭或开启而损坏,这是因为在开关闭合和开启的瞬间会产生一个很大的冲击电流,该电流足以使半导体激光器损坏,必须避免。为此,驱21第19卷第5期新乡师范高等专科学校学报Vol.19,No.52005年9月JOURNALOFXINXIANGTEACHERSCOLLEGESep.2005
收稿日期:20050405.作者简介:毛海涛(1953),男,河南开封市人,河南大学物理与信息电子学院教授,硕士研究生导师,主要从事激光理论及应用技术方面的研究工作。动电源的输入应当设计成慢启动电路而非单纯的延迟电路。如图4所示,图中输入端接上经过稳压后的直流电压,右边是输入级的输出端,为半导体激光器的功率稳定输出提供工作电压,整个电路的结构可以看作是在射级输出器上添加了两个型滤波网络,分别由L1、C1、C2和L2、C6、C7组成。电容C5构成的C型滤波网络以及一个时间延迟网络。慢启动输入电压U在开关闭合的瞬间产生了大量的高频成分,经过两个型滤波网络滤除了大部分高频分量,直流及低频分量则可顺利地通过。到达由电阻R和C组成的时间延迟网络,0.047F的电容与电解电容C2并联是为了减少电解电容对高频分量的电感效应。
2.2恒定的电流源该电路的工作原理如图5所示,当输入电压增大或负载变化使得输出电流发生变化时,取样电路将获取一定比例的输出电压误差信息,然后与基准电压比较后,放大电路把放大了的误差信号施加到调整管,从而实现了对输出电压的自动调节,达到稳流的目的。显然,这是一种电压负反馈电路,由于这种电路可实现很高的稳压电流技术性能,故称由此电路生成的高指标电源为精密稳流电源。
在稳流电源中,基准电压UREF的选取直接影响着电源的稳定性能。它的不稳定因素主要是由温度造成的,因此一般要选用低温度系数稳压管,本电路选用MC1403。其在输入5V~15V时,其输出电压为2.5V,温漂仅为60ppm/oC。取样电阻R2的影响大体与基准电压相同,且要承受较大的功率损耗,其温升高,阻值变化较大。解决的办法是选择低温度系数的电阻材料,通过严格的热处理工艺进行热处理,以保证电阻材料的性能稳定,同时在结构设计上考虑冷却措施,保证在长时间工作时,温升不要太高,以便增强电阻的稳定性。误差放大器一般选用低温漂、低噪声运算放大器。本例采用NE5534。2.3纹波调零电路纹波电压的大小是衡量稳定电源的重要参数之一。为了减小稳定电源的纹波电压,特增设了纹波调零电路。在图6所示电路中,纹波成分通过电容耦合至运算放大器的反相输入端,纹波电压经反相放大后加至调整管的基极,因此,在正常工作中,调节纹波调零电位器可使输出端纹波电压非常小。
2.4稳功率电路激光二极管的工作电流由电压比较器LM358同相输入端A点电压来控制。激光二极管工作电流的调节范围为25mA~50mA,电路中A点输入电压UA=UB=ICR2,A点电压调节范围为1V~2V,激光二极管电流采样电阻R2为30 。光电探测器与激光二极管封装在一起形成一体化器件。精密可调电阻器P1的阻值为200k ,实际阻值调整到45k 左右。22新乡师范高等专科学校学报第19卷光电探测器D点输出的电压信号与激光二极管输出的激光强度成正比,为了提高稳功率电路的灵敏度及输出光功率的稳定程度,在信号反馈电路中设计了减法器电路以及反相放大电路。电压比较器LM358中(L3:A)与电阻R3、R4、R5及R7构成减法器电路,当R4=R5,R3=R7,R5=R7时,减法器输出电压UE为UE=UD-UF当半导体激光器管壳温度升高后,激光二极管的输出光功率要下降,输出光强降低。光电探测器反向电阻值随之升高。D点电压降低,经过减法器电路处理,E点电压随之降低,经过反相放大器放大,A点电压随之大幅度提高,通过三极管9013的控制,使激光器的工作电流增加,从而避免了激光器输出功率的降低。2.5保护电路虽然慢启动电路消除了高频冲击电流的危害,但不能有效地防止直流或低频电流过载对半导体激光器的危害,因此,应当设立过载保护电路。一般可采用限流式保护电路。若长时间工作于短路的情况下,过热仍然会导致调整管的损坏。此时可以采取截流式保护电路。过电压保护的精度主要取决于稳压二极管。而其工作点是随流经稳压管的电流和环境温度变化的。因此,设计上必须选用稳定电压的温漂非常小的稳压管。3结论本文所设计的驱动电源,通过慢启动电路、纹波调零电路、功率稳恒电路等,解决了使用中在工作温度范围内其输出功率不稳定的问题,其稳定度为410-4,取得了较好的稳流效果,在实验室的应用中效果良好。参考文献:[1]刘澄.半导体激光器稳功率脉冲电源设计[J].半导体光电,2004,25(3);235237.[2]汪礼兵.半导体激光器驱动电源的设计[J].华侨大学学报(自然科学版),1992,7;322327.[3]陆耀华.仪器用的高稳定半导体激光电源[J].电子技术,1994,6;245247.[4]王熙,张建江,杨保平,李德才.半导体激光器稳功率电路设计[J].黑龙江八一农垦大学学报,2001,13(2);4953.!责任编辑邢怀民∀
ADesignofDrivingSourceforSemiconductorLaserMAOHaitao,LINYonghai,ZHANGJinlong,FENGWei,CHAIXiuli,NIUJinxing,LIFangzheng(SchoolofPhysicsandInformationOptielichonics,HenanUniversity,Kaifeng475001,China)Abstract:Basedonthecharacteristicsofelectroniccurrentandopticalpowerforsemiconductorlaser,anapplicableLDdrivingsourceisdesignedandfabricatedbyslowstartcircult,stablewavinesscircultandAPC.Powercontrolisachieved.Thesteadinessis410-4.Keywords:semiconductorlaser;autopowercontroller(APC);drivingsource23第5期毛海涛,林咏海,张锦龙,冯伟,柴秀丽,牛金星,李方正:慢启动半导体激光器驱动电源的设计
EFDA泵浦源半导体激光器驱动电源的设计
EFDA泵浦源半导体激光器驱动电源的设计
阮颖;叶波
【摘 要】设计了一种EFDA泵浦源半导体激光器的驱动电源,采用由PC机和单片机构成的上下位机的控制结构,具有恒定功率和恒定电流两种控制模式.该驱动电源具有激光器保护电路,电流精度和光功率控制精度分别为0.15％和0.2％.%A
power supply for the semiconductor LD for EDFA pumping source is
designed,which has an up and lower computer controlling structure
consisted of PC and MCU. The power supply have the two modes of
constant optical power and constant-current. Also the power supply
provides protection circuit for the semi conductor LD. The precision of
current and optical power can achieve 0.15% and 0.2%,respectively.
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2011(035)010
【总页数】3页(P60-62)
【关键词】光纤放大器;驱动电源;恒流;恒功
【作 者】阮颖;叶波
【作者单位】上海电力学院计算机与信息工程学院,上海200090;上海电力学院计算机与信息工程学院,上海200090
【正文语种】中 文
【中图分类】TN929.11
0 引言
Internet、交互式多媒体等数据业务的高速发展，对信号传输速率和带宽的要求越来越高，光纤通信系统中密集波分复用DWDM技术为信号传输速率和通信容量增长提供了一种解决方案。光纤放大器直接对光信号进行放大，无需要经过光-电-光复杂变换过程，是光纤通信系统中的关键功能器件。作为光纤放大器之一的EDFA，利用光纤中掺铒离子（Er3+）的受激辐射来实现光信号放大，其噪声低、稳定性好、与光纤线路耦合小。EDFA的信号增益频谱宽，可用于宽带信号的放大。此外，EDFA具有较高的饱和功率，可用来弥补通道的光损耗，扩展带宽载波能力，尤其适合用于DWDM光纤通信系统[1]。泵浦源是EDFA的核心元件之一，为光信号放大提供能量，使Er3+形成粒子数反转分布。EDFA的泵浦源主要是980nm半导体激光器（LD），由于泵浦源直接决定着EDFA的性能，因此要求半导体激光器工作稳定可靠、寿命长，这对其驱动电源提出了较高要求。为此，本文设计了一种基于PC和单片机控制的半导体激光器驱动电源。
激光器设计原理讲解
引 言
光纤传感器自20世纪70年代以来，以其具有的灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、安全可靠等特点取得了飞速的发展。同时，这些特性也使它可以实现某些特殊条件下的测量工作，比起常规检测技术具有诸多优势，是传感技术发展的一个主导方向。
作为光纤传感器中关键的光学元件之一的光源，其稳定度直接影响着光纤传感器的准确度。本文所涉及的光纤传感器采用的是半导体激光器光源，半导体激光器具有单色性好、方向性好、体积小、光功率利用率高等优点，但是，光功率输出受外界环境变化的影响较大。因此，本文针对半导体激光光源的工作原理和特性，设计了一种简单可行的自动功率控制(APC)驱动电路，通过背向监测光电流形成反馈，实现恒功率控制。并且，引入了慢启动电路，防止电源电压的干扰，使激光器不会受到每次开启电源时产生的过流冲击，延长了激光器的使用寿命。经实验验证，该电路解决了激光器在使用中输出功率不稳定的问题，其稳定度优于0.5%，达到了较好的稳流效果。
1 光源的工作原理和特性
目前，实际应用的光源有表面光发射二极管(LED)、激光二极管(LD)、超辐射二极管(SLD)、超荧光光源(SFS)等。随着光纤传感技术的迅速发展，体积小、质量轻、功耗小、容易与光纤耦合的LD等半导体光源应用越来越广泛。本文主要研究半导体LD的驱动设计。
1.1 LD发光机理分析
LD的基本结构为：垂直于PN结面的一对平行平面构成法布里-珀罗谐振腔，它们可以是半导体晶体的解理面，也可以是经过抛光的平面。其余两侧面则相对粗糙，用以消除主方向外其他方向的激光作用。当半导体的PN结加有正向电压时，会削弱PN结势垒，迫使电子从N区经PN结注入P区，空穴从P区经过PN结注入N区，这些注入PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合，从而发射出波长为λ的光子，其公式
λ=hc/Eg， (1)
式中 h为普朗克常数;c为光速;Eg为半导体的禁带宽度。
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计
罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国
【摘 要】In order to solve the problem that the output power and
wavelength of semiconductor laser light source was easily influenced by
drive current and working temperature in Brillouin optical fiber sensing
system, high-precision constant current drive and temperature control
circuit were designed.Deep negative feedback integrated circuit was used
to control the laser drive current precisely.Integrated temperature control
chip MAX1978 was adopted to control the working current of
semiconductor coolers and achieve the accurate controlment of laser
working temperature.The results show that the design achieves the
adjustment of drive current from 0mA~100mA.The maximum relative error
of current control is 0.06%, current stability is 0.02% and the maximum
error of temperature control is 0.03℃.Under the condition of temperature
[低噪声,半导体,激光器,其他论文文档]低纹波、低噪声半导体激光器电源的设计与实现
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低纹波、低噪声半导体激光器电源的设计与实现
目 录
中文摘要 1
1 概论 1
1.1本论文的设计 2
2 激光测距用半导体激光器 2
2.1 半导体激光器的特性 2
2.1.1 半导体激光器的基本构成 22.1.3 半导体激光器的损坏 3
2.2 半导体激光电源 4
2.2.1 半导体激光电源的要求和技术指标 4
2.2.2 激光技术及激光电源的新发展 5
3 激光器电源的设计方案 5
3.1 半导体激光器电源的整体设计 5
3.1.1半导体激光器电源的设计指标 63.2 整流电路理论分析 7
3.3 整流电路的技术指标和参数分析 8
3.4 滤波电路 9
3.5 滤波电路的设计 12
3.5.1电容滤波电路 12
3.5.2 LCπ型滤波电路 13
3.6 稳压模块 14
3.6.1稳压芯片的选择 14
3.6.2稳压模块的设计 14
3.7 恒流模块 15
3.7.1恒流源芯片的选择 15
3.7.2恒流源的设计 15
3.8 保护电路 16
3.9 抗电网浪涌措施 17
4 用Protel99 se设计电源电路 17
4.1 全电路所用到的元器件介绍 17
4.2 用Protel99 se设计的电源电路图 18
4.3 元器件明细表 19
5 结论与展望 20
参考文献 20
英文摘要 21
致谢 21
低纹波、低噪声半导体激光器电源的设计与实现
关键词：电源；电压；电流；滤波；脉动系数
Low ripple,low noise semiconductor laser power source design and realization
Abstract: This paper discussed one kind of low ripple, low noise semiconductor
laser power source which could applied in the phase laser range finder. The author first introduced the semiconductor laser characteristic,summarized the basic requirements of laser power source,and discussed recent developments in the laser technology and the laser power source,then proposed a basic design plan for voltage source and current source,The voltage source selects series circuit which often used to the linear power source,and the current source also used series circuit. The plan was used integrated chips to control voltage and current. Compared to using the stabilized voltage source,which composed of circuit transistors,this plan was greatly simple.The author mainly discussed the basic principle of commutated circuit and filter circuit. To take a contrast,separately introduced several kind of filter circuits,and gave a separately analysis to ripple ratio which used in the commutated circuit and the filter circu
(仅供参考)电源的缓启动电路原理分析
[键入文字]
电源的缓启动电路原理分析
Version 1.0
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. Date ECO# Originated by History
1.0 2009-10-10 Song changjiang Created
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在电信工业和微波电路设计领域，普遍使用MOS管控制冲击电流的方达到电流缓启动的
目的。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点，在周围加上少量元器件就可以构成缓
慢启动电路。虽然电路比较简单，但只有吃透MOS管的相关开关特性后才能对这个电路有深
入的理解。
本文首先从MOSFET的开通过程进行叙述：
尽管MOSFET在开关电源、电机控制等一些电子系统中得到广泛的应用，但是许多电子工程师并没有
十分清楚的理解MOSFET开关过程，以及MOSFET在开关过程中所处的状态一般来说，电子工程师通常基
于栅极电荷理解MOSFET的开通的过程，如图1所示此图在MOSFET数据表中可以查到
图1 AOT460栅极电荷特性
MOSFET的D和S极加电压为VDD，当驱动开通脉冲加到MOSFET的G和S极时，输入电容Ciss充
电，G和S极电压Vgs线性上升并到达门槛电压VGS(th)，Vgs上升到VGS(th)之前漏极电流Id≈0A，没有漏
极电流流过，Vds的电压保持VDD不变
当Vgs到达VGS(th)时，漏极开始流过电流Id，然后Vgs继续上升，Id也逐渐上升，Vds仍然保持
VDD当Vgs到达米勒平台电压VGS(pl)时，Id也上升到负载电流最大值ID，Vds的电压开始从VDD下降
米勒平台期间，Id电流维持ID，Vds电压不断降低 [键入文字]
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米勒平台结束时刻，Id电流仍然维持ID，Vds电压降低到一个较低的值米勒平台结束后，Id电流仍
然维持ID，Vds电压继续降低，但此时降低的斜率很小，因此降低的幅度也很小，最后稳定在
基于ADuC812的半导体激光器智能温控及驱动电源设计
第７卷第１０期２００７年５月 １６７１—１８１９（２００７）１０－２２２０－０５ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．７ Ｎｏ．１０ Ｍａｙ ２００７ ＠２００７ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．
通信技术
基于ＡＤｕＣ８１２的半导体激光器
智能温控及驱动电源设计
江文杰蔡建乐ｈ 林亚风殷红平
（国防科技大学光电科学与２Ｉｉ程学院，长沙４１００７３；杭州师范大学理学院‘，杭州３１００１８）
摘要设计一种基于ＡＤｕＣ８１２微控制器的半导体激光器驱动及温控系统，以ＡＤｕＣ８１２微转换器为控制核心，用单片机的 Ｄ／Ａ输出和数字ＰＩＤ运算输出分别进行恒流和恒温控制。实验表明：该系统能提供（０—２．５）Ａ长期恒定的电流，纹波系数小 于０．１％；温控精度优于±０．０２￣Ｃ。 关键词半导体激光器 驱动电源 温控 恒流源ＰＩＤ控制 中图法分类号ＴＮ２４８．４； 文献标识码Ａ
半导体激光器泵浦固体激光器（ＤＰＬ）以其体积 小、可靠性高、转换效率高等特点在军事、通讯及医
疗等领域有广泛的应用。但是，半导体激光器的性
能与驱动电流、工作温度密切相关。浪涌等瞬态电
流或电压尖峰等因素很容易使半导体激光器ＰＮ结 被击穿而损坏；电流的起伏会引起光功率的变化；激
光器工作时产生的热量，使器件温度升高，造成激光 中心波长随温度的变化而漂移，也会增大它的阈值
电流，降低转换效率，加速器件的老化，缩短工作寿
命等。因此，为确保半导体激光器安全可靠地工作， 必须为激光器提供具有高电源抑制比、无浪涌电流
的恒流驱动电源及高精度的温度控制电路。
本文根据半导体激光器的工作特性，设计一种 由单片机控制的恒流驱动和温控电路。
１硬件系统设计
该控制系统的硬件由中央处理器及用户交互接
口、温度采样电路、温度控制电路、电流采样电路和
２００７年１月１０日收到 第一作者简介：江文杰（１９６ｏ一），男，湖南人，硕士，副教授，研究 方向：光电检测与信号处理。 ｝通讯作者简介：蔡建乐，Ｅ—ｍａｉｌ：１２￣ｉｊｉａｎｌｅ＠ｙａｈｏｏ．１２ｏｍ．１２１１。 电流控制电路等五个部分组成¨０ Ｊ，如图１所示。
半导体激光器LD脉冲驱动电路的设计与实验
半导体激光器LD脉冲驱动电路的设计与实验
进行脉冲驱动电路的设计主要是由于，半导体激光器在脉冲驱动电路驱动时，其结温会在半导体激光器不工作的时刻进行散热，因此半导体激光器在脉冲电源驱动下，对半导体激光器的散热要求不高。在设计半导体激光器的脉冲驱动电源时，也是先仿真后设计的思想，在电路选型上也是力求简单。
1 脉冲电源的仿真
在进行脉冲电源仿真时，同样选用的NI公司的这款Multisim10这款电路仿真软件。选用的器件是IRF530，信号源是5V，占款比为50%，频率为50Hz的方波信号源；用电阻1R代替半导体激光器、且将1R的阻值设置为1Ω，用Multisim10的自带示波器对电阻1R两端的电信号进行测量。
脉冲电源仿真
在仿真电路设计的过程中，选用了功率管IRF530作为主开关，对电阻1R上的电压进行采样，信号源选取的是输出5V方波的、频率是50Hz、占款比是50%的信号源。在进行仿真前、将示波器的A通道接在电阻1R的两端，对整个电路的电流信号进行监测。将示波器的B通道接在信号源的两端，对信号源的输出电信号进行采样，这样通过A、B两通道的电信号进行对比，看脉冲驱动电路能否满设计要求。
根据仿真示波器监测到的数据显示，电阻1R两端的电信号完全是跟信号源的电信号同步变化的，而且波形完全一致。仿真结果显示电阻1R的峰值电压是为1.145V，说明电路的峰值电流也是1.145A。
在仿真过程中，通过不断的调整信号源的特性，发现电阻1R两端的电压值的大小只与信号源的电压值大小有关系，而与信号源的频率和占空比关系不大，这说明此脉冲仿真电路输出电流值的大小只与信号源输出的电压值大小有关。出现这样的结果主要是选取的信号源的频率过低，功率管IRF530完全可以做到对电路的开断控制。
以上仿真结果显示，当信号源的峰值电压是5V的时候，所对应的流过IRF530的峰值电流是1.145A。根据IRF530的输出特性，通过调节信号源的加载在IRF530GSV的电压就可以改变功率管IRF530的输出电流值，从而改变整个脉冲电源输出电流的值。
低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计
龙源期刊网
低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计
作者：董阳 陈海燕 程昌彦 黄春雄
来源：《现代电子技术》2014年第13期
摘 要： 设计一种用于光生微波/毫米波信号源的低功率980 nm波长半导体激光器驱动电路，主要包括保护电路、反馈电路、功率检测、恒流源设计、温控电路及单片机显示电路等。将所设计的驱动电路用于LDM9P603型蝶形激光器的驱动，对980 nm波长泵浦激光器的输出特性进行测试。
关键词： 980 nm波长泵浦源； 恒流源； 温度控制器； 单片机控制器
中图分类号： TN248.4⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）13⁃0119⁃03
Design of driving circuit of low⁃power 980 nm laser diode
DONG Yang， CHEN Hai⁃yan， CHENG Chang⁃yan， HUANG Chun⁃xiong
（School of Physics Science and Technology， Yangtze University， Jingzhou 434023，
China）
Abstract： The driving circuit of a low⁃power 980 nm LD used for the photonic generation
microwave and millimeter wave signal sources was designed， which consists of protection circuit，
feedback circuit， optical power detection， constant⁃current source design， temperature control
控制半导体激光器的高稳定度数字化驱动电源的设计
第１８卷 第７期 ２ＯｌＯ年７月 光学精密工程
Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１８ ＮＯ．７ Ｊｕ１．２０１０
文章编号 １００４—９２４Ｘ（２０１０）０７—１６２９ ０８
控制半导体激光器的高稳定度数字化驱动电源的设计
丛梦龙，李 黎，崔艳松，张真骞，王一丁
（吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室，吉林长春１３００１２）
摘要：以ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５为控制核心，设计了一种用于驱动半导体激光器的数控电流源。电源的外围电路包括指示灯 模块、语音模块、Ｉ ＣＤ模块以及键盘控制模块。语音与指示灯模块负责系统工作状态提示，ＬＣＤ负责显示实际电流以及 目标电流，键盘模块负责电源的启动、关闭、电流设置、电流步进等操作。电路设计中利用深度负反馈原理来提高系统的
稳定度，设计了双ＭＯＳ管进一步减小漏电流引起的偏差（小于０．５ ），优化了电压一电流线性度；软件设计中采用了 ＰＩＤ算法缩短了系统的动态平衡时间；系统具有完备的保护措施，如防上电／断电冲击保护电路、延时软启动电路、过流 保护电路以及纹波抑制电路，保证了激光器稳定可靠地工作。在激光器的驱动测试过程中，激光器工作状态稳定，中心 波长未出现漂移，驱动电流无毛刺出现。 关 键 词：半导体激光器；驱动电源；负反馈；恒流源；电流补偿；保护电路 中图分类号：ＴＮ２４８．４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ｏＰＥ．２０１０１８０７．１ ６２９
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｄｉ ｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ
ＣＯＮＧ Ｍｅｎｇ—ｌｏｎｇ，ＬＩ Ｌｉ，ＣＵＩ Ｙａｎ—ｓｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ—ｑｉａｎ，ＷＡＮＧ Ｙｉ—ｄｉｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ０ｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ（） ￡０ＰＺＰｃ￡ｒ０咒 ｆ５，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
电源缓启动原理
电源缓启动原理
现在大多数电子系统都要支持热插拔功能，所谓热插拔，也就是在系统正常工作时，带电对系统的某个单元进行插拔操作，且不对系统产生任何影响。
热插拔对系统的影响主要有两方面：
其一，热插拔时，连接器的机械触点在接触瞬间会出现弹跳，引起电源振荡，如下图所示：
这个振荡过程会引起系统电源跌落，引起误码，或系统重启，也可能会引起连接器打火，引发火灾。
解决的办法就是延迟连接器的通电时间，在连接器抖动的那十几毫秒内（（t1至t2）不给连接器通电，等插入稳定后（t2后）再通电，即防抖动延时。
其二，热插拔时，由于系统大容量储能电容的充电效应，系统中会出现很大的冲击电流，大家都知道，电容在充电时，电流呈指数趋势下降（左下图），所以在刚开始充电的时候，其冲击电流是非常大的。
此冲击电流可能会烧毁设备电源保险管，所以在热插拔时必须对冲击电流进行控制，使其按理想的趋势变化，如右上图所示，图中0~t1为电源缓启动时间。
综上所述，缓启动电路主要的作用是实现两项功能：
1）。防抖动延时上电;
2）。控制输入电流的上升斜率和幅值。
缓启动电路有两种类型：电压斜率型和电流斜率型。
电压斜率型缓启动电路结构简单，但是其输出电流的变化受负载阻抗的影响较大，而电流斜率型缓启动电路的输出电流变化不受负载影响，但是电路结构复杂。
下面重点介绍电压型缓启动电路。
设计中通常使用MOS管来设计缓启动电路的。MOS管有导通阻抗Rds低和驱动简单的特点，在周围加上少量元器件就可以构成缓慢启动电路。通常情况下，在正电源中用PMOS，在负电源中使用NMOS。
下图是用NMOS搭建的一个-48V电源缓启动电路，我们来分析下缓启动电路的工作原理。
1）.D1是嵌位二极管，防止输入电压过大损坏后级电路;
2）.R2和C1的作用是实现防抖动延时功能，实际应用中R2一般选20K欧姆，C1选4.7uF左右;
3）.R1的作用是给C1提供一个快速放电通道，要求R1的分压值大于D3的稳压值，实际应用中，R1一般选10K左右;