激光電源的控制子系統研制.pdf

1、近年來，社會對電源控制系統的要求越來越高，傳統的電源控制系統由于數字化程度不高、速度不夠快、精度和可靠性低等缺點，使其逐漸滿足不了人們的需求。隨著電力電子技術、功率器件和數字芯片的發(fā)展，嵌入式設備電源控制系統逐漸進入人們的視野。同傳統的電源系統相比，嵌入式設備電源系統具有速度快、可靠性強、通訊實時性好以及故障診斷處理等優(yōu)點。因此，在科研和生產中，嵌入式設備電源控制系統有很好的應用前景。
　　基于此，本文基于嵌入式設備設計了一種激光

2、電源控制子系統。在該系統中，采用AVR單片機作為主控制芯片，并設計了多路測量信號調理電路、模擬信號和數字信號的隔離和驅動電路、通訊單元、脈沖調制成形單元等電路。此系統可用于發(fā)送控制命令和配置參數，通過采集電源的電壓、電流和溫度等參數來實現對電源運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，保證電源的正常運行，實現激光器按預設流程一鍵出光，并通過采集的數據對電源工作狀態(tài)進行故障診斷，及時發(fā)現故障和報警，實現電源的抗浪涌擊穿、斷電保護和過流保護等多種功能，避免生產事

3、故的發(fā)生，從而節(jié)約大量的人力和事故支出。
　　本設計以ATMEL公司的MCU芯片ATxmega128A1為核心控制器，設計了激光電源控制子系統的硬件電路，主要包括CAN通信硬件設計電路、電流源設計電路、溫控系統保護電路和過流保護電路，采用負反饋原理和閉環(huán)控制思想分別實現對驅動電流和溫度的控制。在硬件電路的基礎上，使用ATMEL公司的AVR studio配合C高級語言的軟件開發(fā)平臺完成了軟件設計，實現了數據采集、故障診斷以及控制脈沖

4、信號產生等功能。
　　本論文給出整體結構，該系統在實驗室和工業(yè)現場上進行了調試，滿足激光器電源的控制需求。測試結果表明，該系統可實現報文的發(fā)送、接收、故障診斷處理等功能，可靠性強，通訊實時性好。該系統能夠控制激光器電源輸出占空比20％及以上的0.5～6A范圍內連續(xù)可調的穩(wěn)定的電流，能使激光驅動電路一小時內電流偏差率控制在0.02％，溫度控制偏差控制在±0.005°。另外，電氣隔離電路的設計，進一步提高系統的抗干擾能力;同時，軟件設