引言
　　
　　目前，半導體(ti) 激光(LD)已廣泛應用於(yu) 通信、信息檢測、醫療和精密加工與(yu) 軍(jun) 事等許多領域。激光電源是激光裝置的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到整個(ge) 激光器裝置的技術指標。本設計采用受DSP控製的恒流源來為(wei) 半導體(ti) 激光器提供電流。在電路中，利用負反饋原理，控製複合功率調整管輸出電流，以達到穩定輸 出電流的目的。該係統采用電路設計和程序控製算法設計相結合的方法，從(cong) 多方麵對半導體(ti) 激光器的工作狀態進行實時檢測和控製，使係統的性能得到很大的改善和 提高，有效解決(jue) 了半導體(ti) 激光器工作的準確、穩定和可靠性問題，進一步提高了半導體(ti) 激光器的輸出指標。
　　
　　係統原理

　　要使激光器輸出穩定波長的激光，則要求流過激光器的電流非常穩定，所以供電電路選擇低噪聲、穩定的恒流源。恒流源電流可以在0A~3A之間連續可調，以適 應不同規格的激光器。目前，半導體(ti) 激光器電源的二次開發中一般采用的都是純硬件電路係統或者單片機控製。隨著嵌入式微處理器的迅猛發展，基於(yu) DSP的數字 化控製能更有效地解決(jue) 半導體(ti) 激光工作的穩定、準確和可靠性問題。DSP二次開發的原理如圖1所示。

　　由DSP輸出的電壓控製信號輸出給運放，經運算放大器放大後輸出，來控製由三極管8050和調整管TIP122組成的複合調整管。調整管的發射極串聯一個(ge) 繼電器和一個(ge) 大功率采樣電阻。從(cong) 采樣電阻的兩(liang) 端取電壓信號送給差分放大電路U2，從(cong) 而得到取樣電阻上的電壓。

　　該電壓信號通過一個(ge) 電壓跟隨器，進入由DSP控製的ADC的模擬信號輸入通道，由ADC將輸入的模擬信號轉換為(wei) 數字信號，再由DSP將轉化的數字信號進行 數據處理。取樣電阻選擇0.15Ω的大功率金屬膜電阻，該電阻要求有較好的溫度係數。運算放大器U1的放大倍數決(jue) 定電流的控製精度，放大倍數越小，電流的 輸出精度越高。同時差分反饋電路U2的放大倍數也將影響電流的控製精度，其放大倍數越大，電流的穩定度越高，但電流的輸出範圍變小。在控製電壓一定的情況 下，準確選擇運算放大器U1的倍數和差分反饋電路U2的放大倍數，將成為(wei) 決(jue) 定恒流源的電流輸出精度和電流輸出範圍的重要因素。

　　TMS320F2812控製係統

　　該設計電路以數字信號處理器TMS320F2812為(wei) 核心。該電源由控製電路、保護電路和主回路等幾部分組成，DSP在其中起核心作用。其控製任務主要為(wei) ：

　　控製數據采集係統。利用DSP芯片自帶的12位ADC，根據采樣信號經過PID運算處理後進行控製。數據轉換啟動命令由F2812的引腳XF控 製，即通過軟件設置引腳XF為(wei) 高電平，來控製ADC的數據轉換。數據轉換完成後，信號BUSY將變為(wei) 低電平，觸發F2812中斷，將數據從(cong) 16位數據線 D[15:0]立即讀出。該係統的數據碼為(wei) 二進製補碼，F2812將接收到的數據處理後，進行緩存，同時送到LCD實時顯示。

　　采用一片DAC7724芯片與(yu) DSP接口。該芯片為(wei) 4通道12路雙緩衝(chong) 的DAC，用其中的2路設定輸出電壓基準和電流最大值限製基準。
　　
　　人機接口電路。LCD和8279分別作為(wei) 外部I/O設備與(yu) DSP相連。LCD用來顯示電流、電壓、功率，以及故障顯示和報警。 invest-un.com

　　故障檢測。故障檢測電路的中斷信號輸入到DSP的XINT2腳，如果有下降沿的中斷產(chan) 生，則通過GPIO口線GPIO8和GPIO9，分別檢測過壓、過流信號。
4.數字濾波器及係統軟件設計

數字濾波器設計

　　針對本項目以往開發過程中對電流濾波設計存在的不足，現引進基於(yu) TMS320F2812的數字濾波器對電流采樣信號進行濾波。為(wei) 了快速方便地設計濾波器，直 接利用TI公司提供的filter library函數庫進行設計。設計步驟如下：按照實際任務要求，確定濾波器性能指標；在Matlab中，調用filter library庫中的ezfir函數，進行仿真；根據仿真結果，確定各參數的值；調用filter library庫中的filter.asm DSP匯編程序模塊，並把Matlab中的仿真參數值複製到程序中，在F2812上實現濾波。
　　
　　係統軟件設計

　　係統工作流程如圖2所示。上電以後，係統開始自檢，自檢完成後，進入係統初始化，包括DSP、DAC、LCD，以及DSP內(nei) 部的中斷控製器和計數器等。係統準備好 後，進入開機畫麵。開啟鍵盤中斷等待按鍵選擇相應功能。若“參數設定”為(wei) 選中狀態，按下工作鍵，進入“參數設置”界麵，可以對電壓、電流和功率值進行設 定。設定完成，返回開機畫麵，啟動激光器工作。係統進入運行狀態後，用戶仍然可以在不終止激光器工作的情況下設置新值，設定完備後，激光器按新要求輸出激光。

　　係統自檢和控製過程中出錯或係統過流、過壓時，會(hui) 自動調用保護程序。當係統關(guan) 閉或突然斷電時，為(wei) 防止激光器兩(liang) 端電壓驟降為(wei) 零，係統采取滿關(guan) 閉方法，其原理是：將采樣值逐步輸出降低，直到降為(wei) 零才允許關(guan) 機。
　
　　結語

　　本文實驗確定U1、U2的放大倍數都為(wei) 1，輸出電流0A~3A可調，激光器輸出功率0W~2W可調。引進DSP控製係統，較以往單片機控製有了明顯的改 善。主要表現在：由於(yu) TMS320F2812集成度高，性能好，使該係統具有體(ti) 積小、速度快、處理能力強、可靠性高以及功耗低的優(you) 點；在 TMS320F2812中實現數字濾波方法簡單，提高了開發效率。半導體(ti) 激光器的驅動及保護電路設計完畢後，焊接調試。圖3為(wei) 恒流源在25℃時的控製電壓 與(yu) 輸出電流之間的關(guan) 係。輸出電壓的範圍為(wei) 0V~5V，輸出電流誤差率為(wei) 0.1%。輸出電壓與(yu) 電流成線性關(guan) 係，符合要求。