4 驱动电源
4.1电源原理
本次论文所采用激光器电源是一款DC-DC直流转直流电源。DC-DC电源又称开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，文持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。因开关电源工作效率高，一般可达到80％以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比。开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。
直流-直流变换器是将一种直流电压变换成另一种符合负载要求的直流电压的电力电子 装置。其工作原理是利用电力电子器件的高速的开关性能，将直流电首先变换成脉冲列， 然后经滤波电路得到满足负载要求的直流电，所以又叫直流斩波器（Copper）。
本次设计所使用的电源就是这样一款直流变直流的开关电源。由于重点在于设计激光器的驱动和控制方面，电源本身的原理不再赘述。
4.2电源控制
本次设计所使用的电源分两部分，一部分为总体供电，要求是输出12V电压，最大输出电流是10A。另一部分是专门为激光器设计的供电电源，是一个横流源，该电源输入5V，输出电流0-50A，电压在0-2V波动。
此次设计任务要求电池供电，因此这个12V10A的电源采用电池供电，以便激光器可以便携式移动，而且该电池可以循环充电并在输出端配有保险丝。50 A激光器电源是一个可控电源，CPU要根据实际情况对电源作出适当的控制。电源和引脚如下图：
图4-1电源 图4-2 引脚定义
J2-1时电源源输入，电源要工作需要外界供电。J2-2是一个5V参考电压，因为该电源是程序可控制的电源，因此，在J2-4引脚处输入0-5V电压时，输出电流在0-50A范围变化，然而输入的5V要有参考电平。J2-3是接地的。J2-4利用单片机通过一个DA转换来输入0-5V的电压。J2-5是一个电流使能端，高电平时电源根据J2-4的电压输出相应电流，低电平时不输出电流，这样对激光器的总体设计带来了方便。J2-6也是接地的。这些是有关电源本身的原理和应用，本次设计任务并不关心电源内部的工作情况，只要电源经过控制系统能随程序而输出一个15-35A的电流即可。
对于主电源，并不需要控制，只要做到用钥匙开关能牢固地完成接通切断的任务即可，而对于激光器的电源有两个控制端，J2-4的电压控制，是控制系统通过DA输出的模拟量来控制的，J2-5是当需要电源是否出电流时控制的。控制的构想图如下： 图4-3 硬件结构图
主电源的电源功率需要达到120W，激光器的电源输出要达到60W以上，然而激光器的功率最大只有8W，因此这不到30W的功率一部分用于控制电路，大部分都转换成热量消耗掉了，因此激光器本身的散热要求比较高，散热稍有不当便可能造成多种不良后果。因此本设计要充分考虑激光器的保护措施。
4.3保护措施
首要的保护是在主控电源的输出端加一个10A的保险丝，可以保护整个电路在过流的情况下不被完全烧毁。假设激光电源损毁，那么将输出不正常的电流或没有电流出现，输出过高电流将烧断保险丝。假设控制系统损毁，我们可在设计上加一个蜂鸣器，通过程序让蜂鸣器每过2秒输出声音，若系统有故障则蜂鸣器则会异常，从而提示使用者切断电源。若TEC或横流源故障，则输出不正常温度，控制系统监测到不正常温度后会及时切断电源，并点亮一个信号灯提示使用者。若电源和控制系统同时故障，则蜂鸣器异常。若电源和TEC同时故障则控制系统会输出信号灯，若控制系统和TEC同时故障则蜂鸣器异常。若所有器件同时故障，则蜂鸣器异常。各种异常情况均提示使用者切断电源，以保护激光器。
表4-1 保护措施细节
状况1 状况2 状况3 状况4 状况5 状况6 状况7
电源 ○ ○ × ○ × × ×
控制板 ○ × ○ × ○ × ×
温度模块 × ○ ○ × × ○ ×
保护措施 信号灯，自动切断电源 蜂鸣器异常 保险丝烧断 蜂鸣器异常 保险丝烧断，信号灯 保险丝烧断，蜂鸣器异常 保险丝烧断，蜂鸣器异常
5 实验数据与结论
5.1温度控制数据
第三章内容已经提过，此次任务所使用的是TEC温度自动控制模块，具体温度的控制由外部一个电阻的大小来决定，激光器工作时对温度的稳定性要求非常高，稳定控制在0.1摄氏度，因此建议使用精密电阻。根据器件说明书，先选择偏置电流，偏置电流由外部电阻决定，而后再电压设置点设置电压，而这个电压取决于我们希望稳定的温度决定的，最终根据电压来调节一个电阻，现在将实验数据罗列如下：
图5-1是器件15，16引脚，该电阻的大小决定了偏置电流，图5-2是电阻与电压对应的表和公式，偏置电流可以由此公式算出。图5-3为电压设置点，电压公式为
图5-1 基准电阻接发 图5-2标准电阻电流对应表 图5-3 电压设置电阻
激光器内部倍频晶体的测温热敏电阻为：，t=40.9℃
激光器内部滤波片的测温热敏电阻为：，t=39.5℃
实验选用，根据根据公式5-2得出
设置电压
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