学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

半导体激光器串联群驱动电源的研制

作　者: 孔德超
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 串联群 驱动电源 FPGA
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 92次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


半导体激光器已经在很多领域得到越来越广泛的应用,而不同的应用环境可能对半导体激光器的功率要求不尽相同。本设计采用多个小功率半导体激光器串联输出得到较大的功率,通过调节半导体激光器的工作个数来实现功率的逐次式变化,可以应用到不同的工作环境。本文主要针对半导体激光器串联群驱动装置的研制,保证各个半导体激光器的稳定可靠工作。由于装置用多个同规格的半导体激光器,我们认为其参数大致相同,即设计中仅对一个半导体激光器进行各种控制便可实现串联群的稳定工作。该装置采用FPGA控制,主要接收A/D转换器产生的数据；接收的数据通过与设定的参数比较,把处理结果送至D/A转换器；控制LED显示器和键盘等接口电路,实现了系统的可控化。在硬件电路设计中采用模块设计方法,主要有恒流源电路、MOS管驱动电路、功率采样电路、V/I转换电路,以及FPGA与A/D转换器、D/A转换器、LED显示器的接口电路。并且针对半导体激光器的“娇嫩性”,我们还特别在设计中增加了慢启动电路,保护电路和温控单元,保证驱动装置能稳定、准确、可靠、安全的驱动半导体激光器串联群的工作。本论文的主要内容如下：(1)分析了半导体激光器的发展历史以及主要应用,让我们对半导体激光器有了大致了解,并针对本文研究方向对半导体激光器用驱动电源的国内外研究现状做一简单介绍。(2)深入研究了半导体激光器的工作原理,系统阐述了半导体激光器的损坏机理,包括内部和外部因素,得出使用半导体激光器时的注意事项。(3)根据半导体激光器对电源的要求,设计出一种半导体激光器串联群的驱动装置,该装置采用多个小的半导体激光器串联,由MOS管驱动电路来控制半导体激光器的工作个数。(4)设计系统中硬件模块电路,包括恒流源电路,慢启动电路,MOS管驱动电路,功率采样电路,以及V/I转换电路,并对它们进行分析。设计出了温度控制单元的驱动电路和保护电路,详细分析了系统的抗干扰措施。(5)详细研究了控制核心器件FPGA及其特点,并对其与A/D、D/A、显示器、键盘等的连接电路进行设计和分析,其中对使用器件做了简单介绍。(6)介绍了FPGA的配置方式,用VHDL语言描述了ADC0809的状态转换、DAC0832的输出控制、显示器的静态显示。分析了温度的PID控制算法。(7)根据测试结果进行实验分析,得出结论。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 本论文研究的目的和现实意义  10-11
  1.2 半导体激光器的发展和应用  11-14
    1.2.1 半导体激光器的发展历史  11-13
    1.2.2 半导体激光器的主要应用  13-14
  1.3 国内对半导体激光器驱动电源的研究现状  14
  1.4 国外对半导体激光器驱动电源的研究现状  14-15
  1.5 本论文研究的主要内容  15-17
  参考文献  17-19
第二章 半导体激光器的工作原理及使用要求  19-27
  2.1 半导体激光器的工作原理  19-20
  2.2 半导体激光器的损坏机理  20-23
    2.2.1 内部因素  20-22
    2.2.2 外部因素  22-23
  2.3 半导体激光器的使用要求  23-25
  2.4 本章小结  25-26
  参考文献  26-27
第三章 系统方案的理论分析和硬件电路设计  27-56
  3.1 半导体激光器对驱动电源的要求  27
  3.2 系统硬件的理论分析和总体架构  27-28
  3.3 系统主体电路的分析和实现  28-37
    3.3.1 恒流源的分析和实现  28-32
    3.3.2 慢启动电路的分析和实现  32
    3.3.3 MOS管驱动电路的分析和实现  32-34
    3.3.4 功率采样电路的分析和实现  34-36
    3.3.5 V/I转换及与LD连接电路的分析和实现  36-37
  3.4 控制单元的分析和实现  37-47
    3.4.1 FPGA器件  38-41
    3.4.2 FPGA与外围电路的连接分析  41-42
    3.4.3 FPGA与A/D转化器的接口电路  42-44
    3.4.4 FPGA与D/A转化器的接口电路  44-46
    3.4.5 FPGA对LED显示器的控制电路  46-47
    3.4.6 键盘电路  47
  3.5 温控单元的分析和设计  47-49
  3.6 抗干扰措施及保护电路  49-53
    3.6.1 抗干扰措施  49-52
    3.6.2 保护电路  52-53
  3.7 本章小结  53-54
  参考文献  54-56
第四章 系统软件的设计  56-66
  4.1 FPGA的工作状态和配置方式  56-58
  4.2 VHDL语言控制程序  58-62
    4.2.1 VHDL语言描述A/D转换器状态转换模块  59-60
    4.2.2 VHDL语言描述D/A输出控制模块  60-61
    4.2.3 VHDL语言描述LED静态显示模块  61-62
  4.3 温度控制的算法  62-64
  4.4 本章小结  64-65
  参考文献  65-66
第五章 结果和分析  66-71
  5.1 慢启动电路性能测试  66-67
  5.2 V/I转换电路性能测试  67-69
  5.3 ADC0809状态转换仿真波形图  69
  5.4 本章小结  69-70
  参考文献  70-71
结束语  71-72
攻读硕士学位期间主要科研成果  72-73
致谢  73

相似论文

  1. 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
  2. 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
  3. LXI任意波形发生器研制,TM935
  4. 半导体激光器热电控制技术研究,TN248.4
  5. 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
  6. 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
  7. 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
  8. 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
  9. 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
  10. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  11. 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
  12. 基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计,TP274.2
  13. 基于FPGA的电感传感器数据采集系统的研制,TP274.2
  14. 基于Nios的串行总线分析仪研制,TP274
  15. 基于FPGA-RocketIO_X的PMC高速数据传输板开发,TP274.2
  16. PXI高性能数字I/O模块研制,TP274
  17. LXI计数器研制,TP274
  18. 基于FPGA的高速实时数据采集系统,TP274.2
  19. 基于Nios Ⅱ的GPS信息接收系统设计,TN967.1
  20. 温压炸药爆炸温度场存储测试技术研究,TQ560.7
  21. 掺铒光纤放大器中泵浦激光器驱动源的研究应用,TN248

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