吉林大学学报（信息科学版）
吉林大學學報（信息科學版）
길림대학학보（신식과학판）
JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY(INFORMATION SCIENCE EDITION)
2014年
1期
41-46
,共6页
杨送华%陈晨%郑传涛%杜巧玲%王一丁
楊送華%陳晨%鄭傳濤%杜巧玲%王一丁
양송화%진신%정전도%두교령%왕일정
中红外气体检测%量子级联激光器%恒流驱动
中紅外氣體檢測%量子級聯激光器%恆流驅動
중홍외기체검측%양자급련격광기%항류구동
mid-infrared gas detection%quantum cascade laser%constant current driver power
设计并研制了一种高精度的可调节阵列量子级联(QC:Quantum Cascale)激光器驱动电源,以用于中红外多气体检测系统.该系统运用时分复用的思想,利用并联加串联的方式,同时驱动多个QC激光器.在硬件方面,以DSP F28335为主处理器,采用压控恒流源的原理,通过大功率半导体器件,实现脉冲频率(1～10 kHz,步进0.5 kHz)、占空比(0.5％ ～40％,步进0.5％)、电流幅值(0～4A,步进0.1A)连续可调的脉冲恒流源.在控制方案上,采用模拟PI(Proportion Integral)控制算法,通过两级模拟PI环节的双重反馈方式,提高了驱动电流的准确性和稳定性.同时,该系统还设计了电源滤波慢启动电路、过流保护电路、过压保护电路、静电防护电路等,防止QC激光器被瞬间大电流损坏,以确保激光器的正常工作.经实验测试,当设定脉冲电流幅值为2.0A,脉冲频率为5 kHz,脉冲宽度为2μs时,输出脉冲电流幅值稳定度优于1.7×10-3 A,脉冲宽度稳定度优于2.4 ×10 2μs,脉冲上升时间小于11.9 ns,脉冲下降时间小于9.6 ns.在同时驱动多个QC激光器长时间测试过程中,驱动电流稳定,QC激光器发光稳定,测试指标达到要求.
設計併研製瞭一種高精度的可調節陣列量子級聯(QC:Quantum Cascale)激光器驅動電源,以用于中紅外多氣體檢測繫統.該繫統運用時分複用的思想,利用併聯加串聯的方式,同時驅動多箇QC激光器.在硬件方麵,以DSP F28335為主處理器,採用壓控恆流源的原理,通過大功率半導體器件,實現脈遲頻率(1～10 kHz,步進0.5 kHz)、佔空比(0.5％ ～40％,步進0.5％)、電流幅值(0～4A,步進0.1A)連續可調的脈遲恆流源.在控製方案上,採用模擬PI(Proportion Integral)控製算法,通過兩級模擬PI環節的雙重反饋方式,提高瞭驅動電流的準確性和穩定性.同時,該繫統還設計瞭電源濾波慢啟動電路、過流保護電路、過壓保護電路、靜電防護電路等,防止QC激光器被瞬間大電流損壞,以確保激光器的正常工作.經實驗測試,噹設定脈遲電流幅值為2.0A,脈遲頻率為5 kHz,脈遲寬度為2μs時,輸齣脈遲電流幅值穩定度優于1.7×10-3 A,脈遲寬度穩定度優于2.4 ×10 2μs,脈遲上升時間小于11.9 ns,脈遲下降時間小于9.6 ns.在同時驅動多箇QC激光器長時間測試過程中,驅動電流穩定,QC激光器髮光穩定,測試指標達到要求.
설계병연제료일충고정도적가조절진렬양자급련(QC:Quantum Cascale)격광기구동전원,이용우중홍외다기체검측계통.해계통운용시분복용적사상,이용병련가천련적방식,동시구동다개QC격광기.재경건방면,이DSP F28335위주처리기,채용압공항류원적원리,통과대공솔반도체기건,실현맥충빈솔(1～10 kHz,보진0.5 kHz)、점공비(0.5％ ～40％,보진0.5％)、전류폭치(0～4A,보진0.1A)련속가조적맥충항류원.재공제방안상,채용모의PI(Proportion Integral)공제산법,통과량급모의PI배절적쌍중반궤방식,제고료구동전류적준학성화은정성.동시,해계통환설계료전원려파만계동전로、과류보호전로、과압보호전로、정전방호전로등,방지QC격광기피순간대전류손배,이학보격광기적정상공작.경실험측시,당설정맥충전류폭치위2.0A,맥충빈솔위5 kHz,맥충관도위2μs시,수출맥충전류폭치은정도우우1.7×10-3 A,맥충관도은정도우우2.4 ×10 2μs,맥충상승시간소우11.9 ns,맥충하강시간소우9.6 ns.재동시구동다개QC격광기장시간측시과정중,구동전류은정,QC격광기발광은정,측시지표체도요구.
