介绍一种以DSP TMS320F2812控制模块为核心的高精度半导体激光器驱动电源系统的设计。该系统以大功率达林顿管为调整管加电流负反馈电路实现恒流输出，利用DS内部集成的模/数转换器对输出电流采样，并经过PI算法处理后控制PWM输出实现动态的误差调整，消除电路中的静止误差。为了提高系统的稳定性，在系统中加入过流、过压保护和延时软启动保护等功能。结果表明，输出电流范围在10～2500mA内，输出电流变化的绝对值小于输出电流值的 0.1%＋1mA，从而确保了半导体激光器工作的可靠性。
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是卵想的电子 -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[1-4] 。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、RS232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U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。+15V用于“压控恒流模块”和运算放大器供电；-15V用于运算放大器负电源供电；+5V用于数控模块供电。将+5V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+15V电流得到2A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+15V和-15V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。放大倍数为届β1和β2，则Q1，Q2基极电容C3，C4等效到射极，分别就为（1+β1）C3。（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，+15V经负载加到LM7915的输出端以致损坏LM7915。LM7815的保护原理相同。
2.2 恒流源模块买现
“压控恒流”是通过控制输入电压的变化控制输出电流。恒流源电路原理如图3所示。通过硬件电路实现闭环负反馈，即内闭环。图3中电阻Rs，R4，R5，Rf和运放U5构成反馈网络。假若运放U4是理想的，设输入电压为V5,输出电压为UO。由运放“虚短”可得：
Rs,R5，Rf不变时，输入电压恒定输出电流工恒定。
运放U4，U5，电阻Rs，R5,Rf自身的稳定性恒流源的稳定性起决定性作用。因此，U4，U5选用高精度运放OP-27，其漂移仅为0.2μV/℃,其最大噪声电压为0.25μV。R5，Rf选用温漂系数低、精度较高的电阻。采样电阻Rs选用阻值为0.01Ω大功率锰铜丝电阻，其精度为1%。Q5为大功率达林顿管2SD1559，由于集成运算放大器一般工作在小电流状态，因此用一个小功率晶体管Q4（9014）驱动Q5。C15,C16,D9，L1构成低通滤波以减少电源中高次谐波对LD的影响，D5在Q5截止时起到扼制流作用。
