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O 引 言
半导体激光器(LD)是一种固体光源，由于其具有单色性好，体积小，重量轻，价格低廉，功耗小等一系列优点，已被广泛应用。LD是理想的电子－光子直接转换器件，有很高的量子效率，微小的电流和温度变化都将导致其输出光功率的很大变化。因此，LD的驱动电流要求非常高，必须是低噪声、稳定度高的恒流源，一般电源很难满足要求。此外，瞬态的电流或电压尖峰脉冲，以及过流、过压都会损坏半导体激光器。这里将以TI公司的DSP芯片TMS320F2812为控制核心，实现带有多种保护的双闭环高精度半导体激光驱动电源系统。

1 系统总体设计
恒流源一般采用集成运算放大器和一些分立元器件及单片机构成的“压控恒流源”方法实现，与纯模拟元件构成的恒流源相比，这种方法在恒流精度和线性度上都有明显的提高。但是该方法中单片机是用作显示与控制电压的给定，并未对输出电流实时检测和控制，属于开环控制系统，影响了恒流源的稳定性及精度。该系统由“压控恒流”电路、信号采样和调理电路、保护电路、键盘、LCD显示、RS 232通信接口以及DSP处理器等环节组成，系统结构框图如图1所示。

通过键盘输入给定，并在LCD上显示，同时经F2812运算处理后输出相应占空比的PWM信号。PWM经低通滤波器、放大调理后实现D／A变换并作为“压控恒流”模块(V-I Constant Current)的控制电压实现“压控恒流”。F2812实时对输出的电流采样，采样数据经数字滤波、分析处理后与给定电流值相比较，得到差值作为PI调节算法表达式中的输入量，通过PI运算得到控制量Uk来调整PWM的输出实现恒流。

2 系统硬件设计
2．1 直流电源模块实现
直流电源模块主要由变压、整流、滤波、稳压和“扩流电路”组成。直流电源模块如图2所示。+15 V用于“压控恒流模块”和运算放大器供电；-15 V用于运算放大器负电源供电；+5 V用于数控模块供电。将+5 V用高精度、高稳定性的稳压芯片稳压后再为DSP处理器供电。

“扩流电路”由电阻Rp3和大功率达林顿管TIP147组成，调节Rp3可使+15 V电流得到2 A以上的大电流输出。为减少直流电流中纹波采用RC-π型有源滤波方法，变阻Rp1，Q1，C3与Rp2，Q2，C4组成两个RC滤波电路分别对+15 V和-15 V电源高效滤波。为NPN型晶体管，利用晶体管的电流放大作用可以间接增大滤波电容的容值。
假若Q1和Q2放大倍数为β1和β2，则Q1，Q2基极电容C3，C1等效到射极，分别就为(1+β1)C3和(1+β2)C4，从实现大电阻大电容滤波并减小了电路的体积。图中D5，D6为电源故障显示，D7和D8起保护稳压器LM7815，LM7915的作用。当输出端有负载时，如果LM7915稳压器的输入端开路，这时LM7915无输出，+15 V经负载加到LM7915的输出端以致损坏LM7915。LM7815的保护原理相同。

关键词： 系统 设计 电源 驱动 半导体 激光器 高精度 DSP 半导体激光器 PI算法 PWM 驱动 放大器