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目 录
中文摘要 1
1 概论 1
1.1本的设计 2
2 激光测距用半导体激光器 2
2.1 半导体激光器的特性 2
2.1.1 半导体激光器的基本构成 2
2.1.2 半导体激光2极管的性质 3
2.1.3 半导体激光器的损坏 3
2.2 半导体激光电源 4
2.2.1 半导体激光电源的要求和技术指标 4
2.2.2 激光技术及激光电源的新发展 5
3 激光器电源的设计方案 5
3.1 半导体激光器电源的整体设计 5
3.1.1半导体激光器电源的设计指标 6
3.1.2 基本设计方案 6
3.2 整流电路理论分析 7
3.3 整流电路的技术指标和参数分析 8
3.4 滤波电路 9
3.5 滤波电路的设计 12
3.5.1电容滤波电路 12
3.5.2 LCπ型滤波电路 13
3.6 稳压模块 14
3.6.1稳压芯片的选择 14
3.6.2稳压模块的设计 14
3.7 恒流模块 15
3.7.1恒流源芯片的选择 15
3.7.2恒流源的设计 15
3.8 保护电路 16
3.9 抗电网浪涌措施 17
4 用Protel99 se设计电源电路 17
4.1 全电路所用到的元器件介绍 17
4.2 用Protel99 se设计的电源电路图 18
4.3 元器件明细表 19
5 结论与展望 20
参考文献 20
英文摘要 21
致谢 21
低纹波、低噪声半导体激光器电源的设计与实现
摘要：本文论述了1种应用在相位激光测距机中的低纹波、低噪声半导体激光器电源。文中第1部分介绍了激光技术的应用和激光电源的发展。第2部分介绍了半导体激光器的特性，简述了激光电源的基本要求，探讨了激光技术和激光电源的新发展。第3部分提出了电压源和电流源的基本设计方案，即电压源采用线性电源串联方式，电流源应用串联方式。对电压和电流的控制采用了集成芯片，这相比于用晶体管组成的稳压电路，大大简化了设计的复杂性。作者主要讨论了整流电路和滤波电路的基本工作原理，分别介绍了几种基本的滤波电路以用来作为对比分析，对整流电路和滤波电路的参数脉动系数分别进行了具体的分析。第4部分介绍了整个电路的每1个元器件，并且用Protel 99 设计了具体的电路图。
关键词：电源；电压；电流；滤波；脉动系数
Low ripple,low noise semiconductor laser power source design and realization
Abstract: 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 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 linear 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 commutated 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 Protel 99.
Key words: Power source;Voltage;Electric current;Filter;Ripple ratio
1 概论
自1960年激光问世以来，激光理论以及激光技术的应用等方面取得了巨大的进展。目前，激光技术是世界各国都在积极研究和开发的高技术之1，它的发展速度非常快。由于激光具有单色性好、相干性好以及亮度高等特点，激光技术得到了广泛的应用。
激光测距技术是现代1些军事侦察技术和距离探测设备的重要技术。现有激光测距设备的改进，未来武器系统的发展及其命中精度的提高均赖于激光测距技术的发展。激光在工业上1个重要的用途是用来作为测量工具。测量和计量，被称为“工业的眼睛”。可见它们对于工业生产是很重要的。现在，有了激光，这对“眼睛”就更明亮了。我们已谈过“光尺”，能用来做精密测长。工业上已经用“光尺”来校验精密螺纹，校验钟表宝石上微孔直径和圆度，给坐标镗床作精密定位等等。我们知道，利用激光束的直线性来测距、瞄准、导向等，要比普通雷达准确得多。激光制导武器、激光瞄准测距仪都已在战场上使用。在土木工程施工中，激光的这种特性也很有用。比如挖掘隧道、铺设地下管线等，让掘进机沿着激光束指引的方向前进，可以使隧道打得又准又直，用激光束作为准绳，对建造高层建筑，装配大型机器，监视水坝、桥梁的变形等等有很大的帮助[19]。 （科教范文网http://fw.nseac.com）
激光电源作为1个不可缺少的分支受到技术先进国家的高度重视，也受到许多发展中国家的高度重视，并给予高额的投入。电源是各种电子设备的核心，电源系统出故障就会使整个电子设备不能正常工作，因此，电源系统质量的优劣和可靠性的高低直接决定着整个电子设备的质量。另外，设计电子产品都要考虑节能的问题，否则方案再好也不能通过，对于多数电子设备而言，节能的潜力主要在于电源系统，而实际中电子设备的故障约60%来自电源系统，所以，电源越来越受到人们的重视。电源技术高速发展的表现是经过电源变换技术再应用的电能已占全电能的90%左右。电源的应用领域非常广泛，在工业生产、家用电器、军事工程等凡是有电子设备的场合都要用到电源设备[14]。
激光测距是利用射向目标的激光脉冲或连续波激光束测量目标距离的[19]，这对激光器本身的稳定性提出了很高的要求。作为激光器本身，其稳定性决定于两个方面：温度控制和注入电流。激光器精密的控制操作要求对这两个因素具有较强的可控性。那么，提供1个低纹波、低噪声的半导体激光器电源是实现高精度相位激光测距的首要条件。
激光电源作为半导体激光器的驱动源，对于科学方面，意义重大；对于人们的生产、生活，必将带来21世纪的产业革命，但前提条件是，除了已经实现了的激光电源装置外，还必须做到激光电源装置易操作、易维修、可靠性强、成本低等。
由于输出激光的稳定性主要由温度和电流影响，驱动电源的设计主要在于恒流源和温度控制两大模块，目前，恒流源这1模块的设计已达到成熟，温度控制这1模块也发展很快，主要有自动温控电路（AGC）和自动功率控制电路。当然，温度控制这1模块的设计还有很大的发展前景。
1.1 本的设计 （科教论文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
当然，作为毕业设计的激光电源设计，我们不是发明、发现，我们的目的是了解这方面的知识。知道它的设计过程，设计出简单、可行的激光电源就可以了。
由于电能要求的问题，我们无法通过电池来实现。
按照传统设置，有两种选择方案：1是开关电源，另1种是线性电源。在这里由于开关电源的调整器件是工作在饱和区或者是截止区，所以调整器件的功耗比较小，效率较高。但是由于开关电源工作的原理，要抑制纹波就要使用很大的电感，所以在我们所拥有的设备中，我们不能实现较小体积同时又达到低纹波的效果。而由于本设计只是中小功率，所以，并不10分在乎电源的效率。而为了实现对精度、稳定度的要求，我们设计方案选择线性电源。
我们的设计就沿用普通的电源方案，本设计是采用1种供激光测距用的集成化串联的直流稳压电源，即稳压电源1般由变压器、整流器和稳压器3大部分组成，我们这里加了慢启动电路和恒流源部分。