【摘 要】
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在激光器发展初期,激光器电源控制系统都是通过单纯的模拟电路实现的,虽然控制精度也能够达到比较高的层次,但是仍然很难匹配工业应用中对电路精度极高和自动化控制精准的要
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在激光器发展初期,激光器电源控制系统都是通过单纯的模拟电路实现的,虽然控制精度也能够达到比较高的层次,但是仍然很难匹配工业应用中对电路精度极高和自动化控制精准的要求。半导体技术和微电子技术的飞速发展为激光器电源带来了新的发展趋势：数字化、模块化和智能化。单片机、DSP、FPGA等微控制器的引入使得许多设想变成了可能,本文将微控制器引入到激光器电源系统的设计过程中,对激光器电源的设计创新进行了有益的探索。在传统的基于DSP的激光器电源控制系统的基础之上,针对产品的性能和实际需要,本文提出了一种新型数字化的电源控制系统,即基于FPGA+DSP的协同控制平台。控制芯片分别采用TI公司的DSP(TMS320C2812)和Xilinx公司的FPGA(XC3S50AN),两个芯片通过总线方式与附属电路构成一个完整的控制系统。其中DSP为主处理器,FPGA为协处理器。通过DSP对FPGA的配置,实现对电源系统控制参数的采集和监控、多路步进电机信号给定、Q驱动信号生成等功能,双核的协同操作为设计高智能型的激光器电源系统提供了可能。本文首先就整机控制方案做出讨论,确定了一种控制算法简单,控制精度高并且易于工程实现的设计方案,为整个系统的设计提供了基本思路。之后对系统的硬件电路进行介绍,包括LD驱动电路、温度控制电路、DSP最小系统、FPGA最小系统、驱动与各种保护电路、显示电路以及其他外设电路等。最后介绍了温度控制算法的程序流程,设计实现了步进电机驱动逻辑、FPS驱动逻辑、信号采集等FPGA相关功能。该激光器电源系统为全数字式控制,控制逻辑在软件中实现,为系统升级和功能扩展预留了接口,并且系统的抗干扰性强、可靠性高。研制完成的电源在激光器实际工作环境中运行稳定,控制精确。
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