激光電源的控制子系統(tǒng)研制.pdf

1、近年來，社會(huì)對(duì)電源控制系統(tǒng)的要求越來越高，傳統(tǒng)的電源控制系統(tǒng)由于數(shù)字化程度不高、速度不夠快、精度和可靠性低等缺點(diǎn)，使其逐漸滿足不了人們的需求。隨著電力電子技術(shù)、功率器件和數(shù)字芯片的發(fā)展，嵌入式設(shè)備電源控制系統(tǒng)逐漸進(jìn)入人們的視野。同傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)相比，嵌入式設(shè)備電源系統(tǒng)具有速度快、可靠性強(qiáng)、通訊實(shí)時(shí)性好以及故障診斷處理等優(yōu)點(diǎn)。因此，在科研和生產(chǎn)中，嵌入式設(shè)備電源控制系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。
　　基于此，本文基于嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)了一種激光

2、電源控制子系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，采用AVR單片機(jī)作為主控制芯片，并設(shè)計(jì)了多路測(cè)量信號(hào)調(diào)理電路、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)電路、通訊單元、脈沖調(diào)制成形單元等電路。此系統(tǒng)可用于發(fā)送控制命令和配置參數(shù)，通過采集電源的電壓、電流和溫度等參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電源運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電源的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)激光器按預(yù)設(shè)流程一鍵出光，并通過采集的數(shù)據(jù)對(duì)電源工作狀態(tài)進(jìn)行故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)電源的抗浪涌擊穿、斷電保護(hù)和過流保護(hù)等多種功能，避免生產(chǎn)事

3、故的發(fā)生，從而節(jié)約大量的人力和事故支出。
　　本設(shè)計(jì)以ATMEL公司的MCU芯片ATxmega128A1為核心控制器，設(shè)計(jì)了激光電源控制子系統(tǒng)的硬件電路，主要包括CAN通信硬件設(shè)計(jì)電路、電流源設(shè)計(jì)電路、溫控系統(tǒng)保護(hù)電路和過流保護(hù)電路，采用負(fù)反饋原理和閉環(huán)控制思想分別實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流和溫度的控制。在硬件電路的基礎(chǔ)上，使用ATMEL公司的AVR studio配合C高級(jí)語言的軟件開發(fā)平臺(tái)完成了軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、故障診斷以及控制脈沖

4、信號(hào)產(chǎn)生等功能。
　　本論文給出整體結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上進(jìn)行了調(diào)試，滿足激光器電源的控制需求。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)報(bào)文的發(fā)送、接收、故障診斷處理等功能，可靠性強(qiáng)，通訊實(shí)時(shí)性好。該系統(tǒng)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(nèi)連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)定的電流，能使激光驅(qū)動(dòng)電路一小時(shí)內(nèi)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(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力;同時(shí)，軟件設(shè)