跟着二极管泵浦全固态激光器相关技能的不断发展，它在工业、国防科研、生物医学工程等范畴的使用越来越广泛，对其输出功率、牢靠性要求也不断进步。作为二极管泵浦全固态激光器的重要组成部分的电源，其牢靠性、安稳性也就显得分外重要。二极管泵浦全固态激光器的电源功率较大，输出为大电流、低电压，作业脉冲频率较高（可达1kHz），输出电流、电压的安稳性要求很高。细小的电流扰动将影响激光器的出光质量，不妥的维护或许引起巨大的丢失。针对这些特色，咱们挑选功用强大的电源办理芯片MAX1647作为整个体系操控的中心部分，规划出彻底满意要求的大功率激光器电源。
MAX1647电源办理芯片介绍
MAX1647是MAXIM公司的新式电源办理芯片，其内部结构如图1所示。它包含两个调整环，即一个电压调整环与一个电流调整环，完结恒流与恒压功用及相互之间的主动转化；并选用INTEL体系办理总线（SMBUS）接口，其间内部有一个6位和一个10位的D/A转化器别离用于电流和电压的预置；别的，MAX1647供给了最大为4A的电流输出。
图1 MAX1647的内部结构
在MAX1647的电压调整环中，经过SMBUS总线，经内部10位DAC设置预置电压，负载电压与预置电压经过GMV差错扩大器进行比较扩大后的差错信号输出到CCV端口，然后送到一个由二选一电路组成的恒流/恒压主动转化电路的一个端子上，其间由CCV端口输出的差错信号由内部钳位电路约束在1/4到3/4参阅电压之间的；与电压调整环作业原理相相似，被钳位的电流差错信号由CCI端口送到主动转化电路的另一个端子上；使用PWM操控器，把电压/电流差错信号转化为脉宽调制信号，用以驱动两个N沟道MOSFET管，经同步整流、滤波器滤波后，得到所需的输出信号。
MAX1647的输出特性曲线如图2所示，当输出电压小于预置电压V0时，电流调整环发挥效果，输出是恒流形式；当负载的电压抵达预置电压 V0今后，电流调整环中止效果，电压调整环开端作业，这时输出为恒压形式。恒流形式时，CCV端口输出的电压差错信号被钳位在CCI端口最小电压值 80mV以上，这样即可避免更新预置电流值时负载电流溢出，又可避免从恒流形式转化为恒压形式时，呈现过冲电现象。在恒压形式时，钳位电路也可起到相相似的效果。
全体电路规划
全体电路规划框图如图3所示。
图3 整机电路框图
MAX1647电源办理芯片是整个体系的操控中心部分，它完结恒流、恒压及相互之间主动转化的功用。但MAX1647的最大输出4A，不足以到达规划要求，因而，把MAX1647的输出信号经由达林顿管组成的改进型线性主电路，进行电流、电压扩大。在线性主电路中，由达林顿管、霍尔电流/电压传感器、MAX1647、及光耦阻隔一同构成了电流主调环，确保恒流、恒压功用。一起增加了由达林顿管、差错电压扩大、晶闸管操控模块、晶闸管降压整流构成的电压从调环，它把达林顿管压降与参阅电压进行比较扩大，以操控晶闸管触发模块，使达林顿管压降保持在参阅电压邻近，大大地降低了达林顿管上的功耗，使电源全体输出安稳性、功率等有明显的进步；使用单片机完结电源与机械传动部分、水冷体系部分以及计算机软件操控部分的有机结合；使用高性能的霍尔电流、电压传感器完结对输出电流、电压的实时检测；液晶显现模块实时显现输出电压、电流和有关状况；整个电路经过光耦和传感器完结阻隔。
从图4可见：89C51与MAX1647通讯的开端条件是SDA端口为下降沿，一起SCL端口为高电平；MAX1647的 WRITE－WORD协议为0b00010010（0b表明二进制），或许可表明为0x12（0x表明十六进制）；READ－WORD协议则可表明为 0b00010011或许0x13。别的，CMD0～CMD7代表详细的指令，D0～D15表明数据位。几个常用的WRITE－WORD协议指令：ChargerMode（）指令，指令代码为0x12，首要用于清零和复位；ChargingVolage（）指令，指令代码为0x15，首要用于电压预置；ChargingCurrent（）指令，首要用于电流预置，指令代码为0x14，即CMD7～CMD0的数据为00010100，16位二进制数值由D15～D0组成表明Io的电流值，单位为mA。当端子SEL与AGND短接时，电流Io的最大预置值为1.023A；假如让端子SEL悬空，则 Io的最大预置值为2.047A；当端子SEL与VL短接，则Io的最大预置值为4.095A。MAX1647供给两个电流源给负载供电：一个来自内部的线性电流源IOUT，一个是开关电路供给的电流。IOUT供给1mA～31mA的电流（步长为1mA）。例如，当Io最大预置值为4.095A时，数据位 D11～D6对应为6位电流预置DAC的DA5～DA0位；数据位D4～D0对应输出电流IOUT的I4～I0，表明IOUT线性电流源二进调整数。留意任何时候DAC位被置位，线性电流源被调整至满幅（31mA）。AlarmWarning（）指令，指令代码为0x16，首要用于维护设置；ChargerStatus（）指令，指令代码为0x13，首要用于回来温度传感器以及MAX1647的内部信息，这些信息暂存D15～D0位中。
图5 89C51与MAX1647使用电路图
为了满意SMBUS的通讯规矩，用单片机P1口的其间两位别离模仿数据信号SDA和时钟信号SCL，89C51的P1.1口与 MAX1647的SCL端子衔接，P1.0口与MAX1647的SDA端子衔接。电路如图5所示，其间：高频电感L1用粉末铁心，外加粗线线圈绕制而成。使用MAX1647与89C51组成操控电路的中心部分，选用改进型线性结构规划的大功率激光器电源，因为MAX1647具有恒流、恒压及相互之间主动转化的功用，一方面，克服了彻底用单片机操控带来的呼应速度慢、恒流恒压特性差、或许呈现死机的缺点；另一方面，又避免了纯硬件操控带来的复杂性，进步了电源的智能性。在激光打标体系中的使用，证明了该电源不只高效、安全、牢靠，并且大大进步了整个体系的智能化程度。
