激光电源的数字控制系统.pdfVIP

第 2 1 卷第 2 期 湖 　北 　工 　业 　大 　学 　学 　报 2006 年 04 月 Vol . 2 1 No. 2 　Journal of Hubei University of Technology Apr. 2006 [文章编号] 1003 - 4684 (2006) 激光电源的数字控制系统 盛秋林 , 张 　莉 (湖北工业大学电气与电子工程学院 , 湖北 武汉 430068) [摘 　要] 介绍了以 89C5 1 为核心的激光电源单片机控制系统 ,设计了相应的硬件电路 、软件程序及抗干扰措 施和保护电路 ,实现了精密的自动化控制和数字式显示. 其中 ,控制单元采用主从 CPU 结构来生成脉冲控制 信号 ;逆变充电网络采用 PWM 全桥逆变器 ,功率场效应管作为功率器件. 系统体积小 、重量轻 、抗干扰能力 强 、可靠性高 、动态响应快 、运行稳定性好 、功能齐全 、操作方便. [ 关键词] 单片机 ; 激光电源 ; D/ A 转换 ; L CD 显示 [ 中图分类号] TP303 . 3 [文献标识码] : A 　　激光电源 目前普遍采用普通晶闸管调相整流方 先启动预燃电路 ,使氙灯预燃 ,进入辉光放电状态. 式 ,并用电位器手动调节输出电流 ,系统的动态响应 氙灯预燃稳定后 , 自动给控制电路上电,使整个电源 时间为几十 m s ,对于弧光放电的较高频率扰动 ,这 系统工作. 系统控制单元的核心是完成控制任务所 种方式无法做出快速响应 ,致使激光功率的随机波 必备的关键 电路 , 它包括主从 CPU 、数模转换器 、 动一般大于 5 % ,降低了光束死亡品质 , 限制了激光 R S232 接口电路以及键盘 、显示等. 的应用场合. 另外 ,当加工过程中需要调整激光输出 的周期 、脉宽时 ,只能由手动调节 ,无法用计算机实 现同步控制 ,降低了加工工艺 、加工精度和自动化程 度. 随着功率电子器件的发展 ,尤其是 20 世纪 80 年 ( ) 代的新型绝缘栅双极型晶体管 I GB T 的出现 ,再加 上微机技术的不断提高和推广 ,促进了微型计算机 测量与控制技术的迅速发展和广泛应用. 将 PWM 控制单元的功能可以由纯模拟电路方式和混合 开关电源技术与新型的单片机控制引入激光电源 , 电路方式实现. 前者采用纯模拟电路结构产生各种 能有效提高整机的性能价格比,简化激光电源的硬 控制信号 ,频率及幅度的调节由切换转换开关和调 件结构 ,大大增强了整机的自动化程度和功能扩展 节电位器来实现. 其电路稳定度较高 ,但电路结构较 能力. 从而方便地实现对激光电源的计算机控制与 复杂 ,遥控功能较弱 ,扩展接 口能力差. 后者采用了 管理. 单片机及模拟电路的混合结构 , 电路结构相对简单 、 为了满足医疗领域对激光器 的要求 , 采用 以 稳定性高 、可控性好 、接 口功能很强. 在设计中采用 89C5 1 为核心的单片机控制系统与场效应晶体管 了这种电路结构. (MO SF E T) 相结合 ,制成了新型的激光电源. 本文 控制单元实现的功能如下 : 1) 通过芯片内部的 重点讨论单片机控制激光电源的有关内容. PWM 模块产生模拟电压 ,控制逆变充电电路 ;2) 由 外部按键预置放电频率 、脉宽、脉冲数 , 由 I/ O 口实 1 　系统的总体设计