如何实现半导体激光器的电源要求设计？

半导体激光器不仅具有体积小 、质量轻 、转换效率高、省电、能直接调制等优点 ，而且半导体激光器的制造工艺与半导体电子器件和集成 电路的生产工艺兼容 ，便于与其他器件实现单片光电子集成 ，因此已经在科研 、工业 、军事 、医疗等领域得到了 日益广泛的应用。在正常条件下使用的半导体激光器有很长的工作寿命 ，然而，半导体激光器如果在不适当的工作或存放条件下，会造成性能的急剧恶化乃 至失效。在医疗器械 中使用 的半导体激光器，由于对输出功率更是有着 比较严格 的要求 ，为其设计一款精度较高、性能可靠 、经济 、耐用的驱动电源就显得尤为重要。

半导体激光器的核心是PN结一旦被击穿或谐振腔面部分遭到破坏，则无法产生非平衡载流子和辐射复合，视其破坏程度而表现为激光器输出降低或失效。

造成LD损坏的原因主要为腔面污染和浪涌击穿。腔面污染可通过净化工作环境来解决，而更多的损坏缘于浪涌击穿。浪涌会产生半导体激光器PN结损伤或击穿，其产生原因是多方面的，包括：①电源开关瞬间电流;②电网中其它用电装备起停机;③雷电;④强的静电场等。实际工作环境下的高压、静电、浪涌冲击等因素将造成LD的损坏或使用寿命缩短，因此必须采取措施加以防护。

为提高半导体激光器光功率输出的稳定性，并保证激光器安全、可靠工作，可按以下介绍设计半导体激光电源。驱动电源主电路采用同步DC/DC方式，输出效率高;驱动电路可以产生200kHz触发脉冲，可降低输出电流的纹波，保证激光器输出功率稳定;驱动电路带有过压比较器及过流比较器，保证激光器安全工作。驱动电源在20A工作时效率达到85%以上，纹波小于5%

半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求;输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。

由于大电流激光二极管很容易受到过电压，过电流损伤，所以高功率仅仅有大电流开关模块还不能满足高功率二极管激光器的要求，还需要相应的保护电路。要保证电压、电流不要过冲。因此，需要提出一整套切实可行的技术措施，来满足高功率二极管激光器的需要。

恒流源电路

LD供电电路是一个恒流源。ETC公司恒流源驱动芯片HY6340为核心元件。供电电压VEE的稳定对输出恒流信号的稳定起着重要作用，因此采用多重滤波技术，将VEE的纹波控制在lmV以下，保证HY6340芯片输出端12、13、14引脚信号的稳定。调节5引脚和6引脚到VEE之间的电压可以分别设定过流保护阀值和过温保护值。在恒定电流工作方式下，通过调节21引脚的输出电平来控制输出电流的大小在0~1.5A之间连续可调。

处理单元

选用Silicon公司的C8051F020为数字处理单元。在扫描按键功能实现中使用了CH451，芯片内置去抖功能和键盘中断功能，可以节省单片机的内部运行时间，确保按键读取的准确性。

外围电路

为实现调制信号输出电压的独立可调，在输出端添加了两级输出运放U14A和U14B，考虑到带宽要求所以放大器选用Maxim公司的高速运放MAX4215。利用高速运算放大器组成减法电路，使得输出信号由原来的对称于地电位的2Vp-p变为以2.5V电压为中心的2Vp-p。当需要外接调制电路时则启动核心单元控制继电器，从而达到内置调制电路和外接调制源之间的转换。