半導(dǎo)體激光器不僅具有體積小 、質(zhì)量輕 、轉(zhuǎn)換效率高、省電、能直接調(diào)制等優(yōu)點(diǎn) ，而且半導(dǎo)體激光器的制造工藝與半導(dǎo)體電子器件和集成 電路的生產(chǎn)工藝兼容 ，便于與其他器件實(shí)現(xiàn)單片光電子集成 ，因此已經(jīng)在科研 、工業(yè) 、軍事 、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了 日益廣泛的應(yīng)用。在正常條件下使用的半導(dǎo)體激光器有很長的工作壽命 ，然而，半導(dǎo)體激光器如果在不適當(dāng)?shù)墓ぷ骰虼娣艞l件下，會造成性能的急劇惡化乃 至失效。在醫(yī)療器械 中使用 的半導(dǎo)體激光器，由于對輸出功率更是有著 比較嚴(yán)格 的要求 ，為其設(shè)計(jì)一款精度較高、性能可靠 、經(jīng)濟(jì) 、耐用的驅(qū)動電源就顯得尤為重要。

半導(dǎo)體激光器的核心是PN結(jié)一旦被擊穿或諧振腔面部分遭到破壞，則無法產(chǎn)生非平衡載流子和輻射復(fù)合，視其破壞程度而表現(xiàn)為激光器輸出降低或失效。

造成LD損壞的原因主要為腔面污染和浪涌擊穿。腔面污染可通過凈化工作環(huán)境來解決，而更多的損壞緣于浪涌擊穿。浪涌會產(chǎn)生半導(dǎo)體激光器PN結(jié)損傷或擊穿，其產(chǎn)生原因是多方面的，包括：①電源開關(guān)瞬間電流;②電網(wǎng)中其它用電裝備起停機(jī);③雷電;④強(qiáng)的靜電場等。實(shí)際工作環(huán)境下的高壓、靜電、浪涌沖擊等因素將造成LD的損壞或使用壽命縮短，因此必須采取措施加以防護(hù)。

為提高半導(dǎo)體激光器光功率輸出的穩(wěn)定性，并保證激光器安全、可靠工作，可按以下介紹設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光電源。驅(qū)動電源主電路采用同步DC/DC方式，輸出效率高;驅(qū)動電路可以產(chǎn)生200kHz觸發(fā)脈沖，可降低輸出電流的紋波，保證激光器輸出功率穩(wěn)定;驅(qū)動電路帶有過壓比較器及過流比較器，保證激光器安全工作。驅(qū)動電源在20A工作時(shí)效率達(dá)到85%以上，紋波小于5%

半導(dǎo)體激光管(LD)和普通二極管采用不同工藝，但電壓和電流特性基本相同。在工作點(diǎn)時(shí)，小電壓變化會導(dǎo)致激光管電流變化較大。此外電流紋波過大也會使得激光器輸出不穩(wěn)定。二極管激光器對它的驅(qū)動電源有十分嚴(yán)格的要求;輸出的直流電流要高、電流穩(wěn)定及低紋波系數(shù)、高功率因數(shù)等。隨著激光器的輸出功率不斷加大，需要高性能大電流的穩(wěn)流電源來驅(qū)動。為了保證半導(dǎo)體激光器正常工作，需要對其驅(qū)動電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。并且隨著高頻、低開關(guān)阻抗的MOSFET技術(shù)的發(fā)展，采用以MOSFET為核心的開關(guān)電源出現(xiàn)，開關(guān)電源在輸出大電流時(shí)，紋波過大的問題得到了解決。

由于大電流激光二極管很容易受到過電壓，過電流損傷，所以高功率僅僅有大電流開關(guān)模塊還不能滿足高功率二極管激光器的要求，還需要相應(yīng)的保護(hù)電路。要保證電壓、電流不要過沖。因此，需要提出一整套切實(shí)可行的技術(shù)措施，來滿足高功率二極管激光器的需要。

恒流源電路

LD供電電路是一個(gè)恒流源。ETC公司恒流源驅(qū)動芯片HY6340為核心元件。供電電壓VEE的穩(wěn)定對輸出恒流信號的穩(wěn)定起著重要作用，因此采用多重濾波技術(shù)，將VEE的紋波控制在lmV以下，保證HY6340芯片輸出端12、13、14引腳信號的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)5引腳和6引腳到VEE之間的電壓可以分別設(shè)定過流保護(hù)閥值和過溫保護(hù)值。在恒定電流工作方式下，通過調(diào)節(jié)21引腳的輸出電平來控制輸出電流的大小在0~1.5A之間連續(xù)可調(diào)。

處理單元

選用Silicon公司的C8051F020為數(shù)字處理單元。在掃描按鍵功能實(shí)現(xiàn)中使用了CH451，芯片內(nèi)置去抖功能和鍵盤中斷功能，可以節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部運(yùn)行時(shí)間，確保按鍵讀取的準(zhǔn)確性。

外圍電路

為實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號輸出電壓的獨(dú)立可調(diào)，在輸出端添加了兩級輸出運(yùn)放U14A和U14B，考慮到帶寬要求所以放大器選用Maxim公司的高速運(yùn)放MAX4215。利用高速運(yùn)算放大器組成減法電路，使得輸出信號由原來的對稱于地電位的2Vp-p變?yōu)橐?.5V電壓為中心的2Vp-p。當(dāng)需要外接調(diào)制電路時(shí)則啟動核心單元控制繼電器，從而達(dá)到內(nèi)置調(diào)制電路和外接調(diào)制源之間的轉(zhuǎn)換。