【正文】 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)第三章 幾種常用驅(qū)動(dòng)工作原理及PID溫度補(bǔ)償控制原理半導(dǎo)體激光器作為一種新穎的激光光源，因其體積小、易調(diào)制、可選光譜范圍寬（特別是氣體紅外和近紅外的強(qiáng)吸收帶波段）等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于通信、醫(yī)學(xué)和工業(yè)計(jì)量等各種場(chǎng)合。半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)覆蓋范圍一般在近紅外波段（920nm—），且半導(dǎo)體激光器易于與光纖耦合、易于進(jìn)行高速電流調(diào)制，因此廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器是由激光工作物質(zhì)和光學(xué)諧振腔兩部分組成，半導(dǎo)體激光器雖說(shuō)屬于一種固體激光器，但它是使用注入電流的方法，依靠電流流經(jīng)介質(zhì)產(chǎn)生電子和空穴的復(fù)合過(guò)程形成光輻射，因此，不需要外部的泵浦源。光學(xué)諧振腔主要有以下兩個(gè)方面的作用：（1）產(chǎn)生與維持激光振蕩。核能激勵(lì)是利用小型核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的裂變碎片、高能粒子或放射線來(lái)激勵(lì)激光工作物質(zhì)并實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的。根據(jù)工作物質(zhì)和激光器運(yùn)轉(zhuǎn)條件的不同，可以采取不同的激勵(lì)方式和激勵(lì)裝置，常見(jiàn)的有以下4種：（1）光學(xué)激勵(lì)（光泵浦）。 激光器的組成激光工作物質(zhì)是指用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用體系，有時(shí)也稱為激光增益介質(zhì)。因此，沒(méi)有半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，就沒(méi)有當(dāng)今的光通信。pump source, then this paper analyzes the basic working principle of the semiconductor, thermoelectric cooler (TEC). It is based on Peltier effect when the current flows through the TEC, the heat transfers from one side of TEC to the other. One end of the performance of their refrigeration, heating the other end, then, it continues to introduce the PWM driving principle and the principle of temperature pensation control半導(dǎo)體激光器雖說(shuō)屬于一種固體激光器，但它是使用注入電流的方法，依靠電流流經(jīng)介質(zhì)產(chǎn)生電子和空穴的復(fù)合過(guò)程形成光輻射，因此，不需要外部的泵浦源。然后分析了半導(dǎo)體熱電致冷器(TEC)的基本工作原理，它是以帕爾帖效應(yīng)為基礎(chǔ)，當(dāng)電流流過(guò)TEC時(shí)，熱量由TEC的一側(cè)傳送到另一側(cè)，表現(xiàn)為其一端致冷，另一端加熱；接著介紹了PWM驅(qū)動(dòng)原理和PID溫度補(bǔ)償控制的原理，在整個(gè)調(diào)節(jié)器中，比例、積分和微分的控制作用是關(guān)聯(lián)的關(guān)系，參數(shù)可以分別調(diào)節(jié)，也可以只采用其中的一到兩種控制規(guī)律，最后通過(guò)對(duì)幾種驅(qū)動(dòng)原理和PID溫度補(bǔ)償控制原理的學(xué)習(xí)，進(jìn)而對(duì)線性功率管溫控電路、MAXl978構(gòu)成的溫控電路及ADN8830構(gòu)成的溫控電路進(jìn)行了分析。of PID. In the whole regulator, the control action of proportion, integral and derivative is associated. Parameters can be adjusted separately, you can use one to twoGaAs/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)激光是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長(zhǎng)距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無(wú)不都采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFBLD)。對(duì)激光工作物質(zhì)主要的要求是盡可能在其工作粒子的特定能級(jí)間實(shí)現(xiàn)較大程度的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并使這種反轉(zhuǎn)在整個(gè)激光發(fā)射作用過(guò)程中盡可能有效的保持下去，為此，要求工作物質(zhì)具有合適的能級(jí)結(jié)構(gòu)和躍遷特性。光泵浦是利用外界光源發(fā)出的光來(lái)輻照激光工作物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的，整個(gè)激勵(lì)裝置，通常是由氣體放電光源（如氙燈、氪燈）和聚光器組成。從能量的角度看，泵浦過(guò)程就是外界提供能量給粒子體系的過(guò)程。光學(xué)諧振腔的作用首先是增加激光工作介質(zhì)的有效長(zhǎng)度，使得受激輻射過(guò)程有可能超過(guò)自發(fā)輻射而成為主導(dǎo)；同時(shí)提供光學(xué)正反饋，使激活介質(zhì)中產(chǎn)生的輻射能夠多次通過(guò)介質(zhì)，并且使光束在腔內(nèi)往返一次過(guò)程中由受激方式所提供的增益超過(guò)光束所受的損耗，從而使光束在腔內(nèi)得到放大并維持自激振蕩。半導(dǎo)體激光器以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)。半導(dǎo)體激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、超小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)（一般可達(dá)到十萬(wàn)至百萬(wàn)小時(shí)以上）等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體激光器形成激光的必要條件與其他激光器相同，也須滿足粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、閾值增益等條件，而半導(dǎo)體激光器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布條件是在結(jié)區(qū)導(dǎo)帶底（即上能級(jí)）被電子占據(jù)的概率大于價(jià)帶頂（即下能級(jí)）被電子占據(jù)的概率；激光器產(chǎn)生激光的前提條件除了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布之外，還需要滿足閾值條件，即必須使增益系數(shù)大于閾值。 PWM 功率轉(zhuǎn)換電路示意圖，該電路主要由4個(gè)功率管(圖中為MOSFET)和4個(gè)續(xù)流二極管組成。 受限單極模式受限單極模式是目前廣泛采用的PWM控制模式。因此，這種控制方式實(shí)際應(yīng)用的不多，也不適用于對(duì)可靠性要求很高的EPS系統(tǒng)。在整個(gè)調(diào)節(jié)器中，比例、積分和微分的控制作用是關(guān)聯(lián)的關(guān)系，參數(shù)可以分別調(diào)節(jié)，也可以只采用其中的一到兩種控制規(guī)律。積分控制通常與其他控制規(guī)律相結(jié)合，組成PI控制器或PID控制器。同時(shí)運(yùn)放的同相輸入端與前一級(jí)的直流電平共同決定了激光器的工作溫度，兩級(jí)的電平調(diào)制，既可以擴(kuò)大激光器可調(diào)整的工作溫度范圍，也保證了當(dāng)有微小溫度變化引起熱敏電阻的阻值變化時(shí)能有足夠的功率去驅(qū)動(dòng)制冷器工作，從而能及時(shí)、有效地控制制冷器的工作溫度。因此，系統(tǒng)采用寄存器溢出法，在寄存器溢出時(shí)，啟動(dòng)溫度控制。溫度高于25℃時(shí)，為正，表示制冷器工作在制冷狀態(tài)；若溫度低于25℃，制冷器工作在加熱狀態(tài)。PID補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用來(lái)補(bǔ)償光源的溫度響應(yīng)延時(shí)，實(shí)現(xiàn)光源的最優(yōu)控制，是TEC溫度控制最關(guān)鍵的一部分。當(dāng)器件以大信號(hào)方式工作時(shí)，線性模式輸出級(jí)將工作在“開(kāi)關(guān)模式”，根據(jù)TEC 是工作在加熱還是制冷方式，輸出會(huì)飽和在某個(gè)電源電壓上。第一個(gè)部分是溫度傳感器，此傳感器用來(lái)測(cè)量安放在TEC冷熱端的目標(biāo)物體的溫度。 MAX1978構(gòu)成的溫控電路MAX1978是一款超小、高精度的Peltier模塊集成溫度控制器，能與NTC或PTC熱敏電阻、熱電偶或半導(dǎo)體溫度傳感器等接口，控制半導(dǎo)體制冷器（Peltier模塊）來(lái)對(duì)溫控對(duì)象制冷或加熱，是理想的半導(dǎo)體激光器溫控芯片。ADN8830和MAX1978單芯片控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是:（1）控制精度高，℃ , ℃；（2）系統(tǒng)功耗低，采用MOSFET開(kāi)關(guān)管，導(dǎo)通時(shí)電阻很小，大大降低了系統(tǒng)功耗；（3）芯片體積小，集成度高，需要的外圍配置電路簡(jiǎn)單，片上集成MOSFET管，不需要外接MOSFET管。最后，本章介紹了分別由MAXIM公司的MAX1978和ANALOG DEVICE公司的ADN8830溫度控制芯片構(gòu)成的電路。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)致 謝值此即將完成學(xué)業(yè)之際，我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師陳家榮老師和我的各科任老師四年來(lái)在學(xué)習(xí)和生活中給予的諄諄教誨和悉心的關(guān)懷。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)和一絲不茍的學(xué)風(fēng)、扎實(shí)勤勉和孜孜不倦的工作態(tài)度時(shí)刻激勵(lì)著我努力學(xué)習(xí)，并將鞭策我在未來(lái)的工作中銳意進(jìn)取、奮發(fā)努力。第五章 總結(jié)本文首先介紹了激光器的基本結(jié)構(gòu)，通常激光器都是由三部分組成：激光工作物質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔。本章首先介紹了線性功率管溫控電路，該電路是由三部分組成：橋式電路、差分放大電路和推挽式功率管驅(qū)動(dòng)。該芯片大小為773（mm），片內(nèi)FET在提供高效率的同時(shí)，盡可能地減少了外部元件。這個(gè)電壓通過(guò)一個(gè)放大器放大，同時(shí)也對(duì)因?yàn)槟繕?biāo)物體的冷熱端引起的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)償，然后再驅(qū)動(dòng)H 橋輸出。大部分單芯片TEC 控制器會(huì)采用外部的MOSFET，ADN8830 也是如