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1、低紋波、低噪聲半導體激光器電源的設計與實現(xiàn)
目錄中文摘要11概論 11.1本論文的設計22激光測距用半導體激光器22.1 半導體激光器的特性22.1.1 半導體激光器的基本構成22.1.2 半導體激光2極管的性質(zhì)32.1.3 半導體激光器的損壞32.2 半導體激光電源42.2.1 半導體激光電源的要求和技術指標42.2.2 激光技術及激光電源的新發(fā)展53激光器電源的設計方案53.1 半導體激光器電源的整體設計53.1.1半導體激光器電源的設計指標63.1.2 基本設計方案63.2 整流電路理論分析73.3 整流電路的技術指標和參數(shù)分析 83.4 濾波
2、電路 93.5 濾波電路的設計123.5.1電容濾波電路123.5.2 LCπ型濾波電路133.6 穩(wěn)壓模塊 143.6.1穩(wěn)壓芯片的選擇143.6.2穩(wěn)壓模塊的設計143.7 恒流模塊 153.7.1恒流源芯片的選擇153.7.2恒流源的設計153.8 保護電路 163.9 抗電網(wǎng)浪涌措施 174用Protel99 se設計電源電路174.1 全電路所用到的元器件介紹 174.2 用Protel99 se設計的電源電路圖 184.3 元器件明細表195結(jié)論與展望 20參考文獻 20英文摘要 21致謝 21
低紋波、低噪聲半導體激光器電源的設計與實現(xiàn)摘要：本文論述了1種應用在相位激光測距
3、機中的低紋波、低噪聲半導體激光器電源。文中第1部分介紹了激光技術的應用和激光電源的發(fā)展。第2部分介紹了半導體激光器的特性，簡述了激光電源的基本要求，探討了激光技術和激光電源的新發(fā)展。第3部分提出了電壓源和電流源的基本設計方案，即電壓源采用線性電源串聯(lián)方式，電流源應用串聯(lián)方式。對電壓和電流的控制采用了集成芯片，這相比于用晶體管組成的穩(wěn)壓電路，大大簡化了設計的復雜性。作者主要討論了整流電路和濾波電路的基本工作原理，分別介紹了幾種基本的濾波電路以用來作為對比分析，對整流電路和濾波電路的參數(shù)脈動系數(shù)分別進行了具體的分析。第4部分介紹了整個電路的每1個元器件，并且用Protel 99 設計了具體的電路圖
4、。關鍵詞：電源；電壓；電流；濾波；脈動系數(shù) Low ripple,low noise semiconductor laser power source design and realizationAbstract: 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
5、 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 linea
6、r 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 com
7、mutated 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 circuit.Finally chosen each component for the circuit,and designed a circuit chart with Prot
8、el 99.Key words: Power source;Voltage;Electric current;Filter;Ripple ratio
1 概論自1960年激光問世以來，激光理論以及激光技術的應用等方面取得了巨大的進展。目前，激光技術是世界各國都在積極研究和開發(fā)的高技術之1，它的發(fā)展速度非?？?。由于激光具有單色性好、相干性好以及亮度高等特點，激光技術得到了廣泛的應用。激光測距技術是現(xiàn)代1些軍事偵察技術和距離探測設備的重要技術?，F(xiàn)有激光測距設備的改進，未來武器系統(tǒng)的發(fā)展及其命中精度的提高均賴于激光測距技術的發(fā)展。激光在工業(yè)上1個重要的用途是用來作為測量工具。測量和計量，被稱為
9、“工業(yè)的眼睛”。可見它們對于工業(yè)生產(chǎn)是很重要的?，F(xiàn)在，有了激光，這對“眼睛”就更明亮了。我們已談過“光尺”，能用來做精密測長。工業(yè)上已經(jīng)用“光尺”來校驗精密螺紋，校驗鐘表寶石上微孔直徑和圓度，給坐標鏜床作精密定位等等。我們知道，利用激光束的直線性來測距、瞄準、導向等，要比普通雷達準確得多。激光制導武器、激光瞄準測距儀都已在戰(zhàn)場上使用。在土木工程施工中，激光的這種特性也很有用。比如挖掘隧道、鋪設地下管線等，讓掘進機沿著激光束指引的方向前進，可以使隧道打得又準又直，用激光束作為準繩，對建造高層建筑，裝配大型機器，監(jiān)視水壩、橋梁的變形等等有很大的幫助[19]。激光電源作為1個不可缺少的分支受到技術先
10、進國家的高度重視，也受到許多發(fā)展中國家的高度重視，并給予高額的投入。電源是各種電子設備的核心，電源系統(tǒng)出故障就會使整個電子設備不能正常工作，因此，電源系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣和可靠性的高低直接決定著整個電子設備的質(zhì)量。另外，設計電子產(chǎn)品都要考慮節(jié)能的問題，否則方案再好也不能通過，對于多數(shù)電子設備而言，節(jié)能的潛力主要在于電源系統(tǒng)，而實際中電子設備的故障約60%來自電源系統(tǒng)，所以，電源越來越受到人們的重視。電源技術高速發(fā)展的表現(xiàn)是經(jīng)過電源變換技術再應用的電能已占全電能的90%左右。電源的應用領域非常廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、軍事工程等凡是有電子設備的場合都要用到電源設備[14]。激光測距是利用射向目標的激
11、光脈沖或連續(xù)波激光束測量目標距離的[19]，這對激光器本身的穩(wěn)定性提出了很高的要求。作為激光器本身，其穩(wěn)定性決定于兩個方面：溫度控制和注入電流。激光器精密的控制操作要求對這兩個因素具有較強的可控性。那么，提供1個低紋波、低噪聲的半導體激光器電源是實現(xiàn)高精度相位激光測距的首要條件。激光電源作為半導體激光器的驅(qū)動源，對于科學方面，意義重大；對于人們的生產(chǎn)、生活，必將帶來21世紀的產(chǎn)業(yè)革命，但前提條件是，除了已經(jīng)實現(xiàn)了的激光電源裝置外，還必須做到激光電源裝置易操作、易維修、可靠性強、成本低等。由于輸出激光的穩(wěn)定性主要由溫度和電流影響，驅(qū)動電源的設計主要在于恒流源和溫度控制兩大模塊，目前，恒流源這1模
12、塊的設計已達到成熟，溫度控制這1模塊也發(fā)展很快，主要有自動溫控電路（AGC）和自動功率控制電路。當然，溫度控制這1模塊的設計還有很大的發(fā)展前景。1.1 本論文的設計當然，作為畢業(yè)設計的激光電源設計，我們不是發(fā)明、發(fā)現(xiàn)，我們的目的是了解這方面的知識。知道它的設計過程，設計出簡單、可行的激光電源就可以了。由于電能要求的問題，我們無法通過電池來實現(xiàn)。按照傳統(tǒng)設置，有兩種選擇方案：1是開關電源，另1種是線性電源。在這里由于開關電源的調(diào)整器件是工作在飽和區(qū)或者是截止區(qū)，所以調(diào)整器件的功耗比較小，效率較高。但是由于開關電源工作的原理，要抑制紋波就要使用很大的電感，所以在我們所擁有的設備中，我們不能實現(xiàn)較小體積同時又達到低紋波的效果。而由于本設計只是中小功率，所以，并不10分在乎電源的效率。而為了實現(xiàn)對精度、穩(wěn)定度的要求，我們設計方案選擇線性電源。我們的設計就沿用普通的電源方案，本設計是采用1種供激光測距用的集成化串聯(lián)的直流穩(wěn)壓電源，即穩(wěn)壓電源1般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器3大部分組成，我們這里加了慢啟動電路和恒流源部分。
低紋波、低噪聲半導體激光器電源的設計與實現(xiàn)
