蝶形激光器驱动
A：超快脉冲沿：电流上升下降时间小于2ns
B：大电流：0-3A连续可调
C：高重频：0-500kHz，步进0.1Hz
D：可变脉宽：5ns-1000ns，步进5ns
E：内部自带信号源
F：RS-232串口通讯，+12V单路供电
G： 自带一路PID温控
H：温控失效可关闭激光电流，保护激光器
一：主要特点
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A：超快脉冲沿： 电流上升下降时间小于2ns B：大电流：0-3A连续可调 C：高重频：0-500kHz，步进0.1Hz D：可变脉宽：5ns-1000ns，步进5ns
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E：内部自带信号源 F：RS-232串口通讯，+12V单路供电 G：自带一路PID温控 H：温控失效可关闭激光电流，保护 激光器 |
二：应用范围
A：种子源
三：电源参数
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类 型 |
数值 |
单位 |
备注 |
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输出电压 |
0-2.2 |
V |
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电流边沿 |
<2 |
nS |
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重复频率 |
0-500 |
kHz |
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频率步进 |
5 |
nS |
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电流调节范围 |
0-3 |
A |
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脉宽调节范围 |
5-1000 |
ns |
|
|
脉宽调节步进 |
5 |
ns |
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TEC温控电压 |
4 |
V |
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TEC输出电流 |
＜3 |
A |
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供电电压 |
12 |
V |
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空载电流 |
＜0.2 |
A |
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满载电流 |
＜5 |
A |
500kHz，3A，1000ns TEC满功率 |
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散热 |
铝板 |
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三：驱动电源简介
图1 实物图
1、12V电源接入：整机供电接入端，上正下负，中间空脚。
电源供电能力不小于5A
2、温控模块：该模块用于控制激光器内TEC温度
3.通讯串口：计算机或其他设备通过该口与驱动电源通信。该端口为控制电源所有操作的唯一接口。电平标准：RS-232，115200bps。
4.激光器接入端口。用于连接14pin蝶形激光器
光纤从板子右侧接出。
激光器引脚定义务必与上图一致。
5.电流测量点
该点用于测量实际电流波形。
操作方法如下所示
R28(0.33Ω)为激光器检流电阻。此电阻上电压U=-0.33*I，即测得-1V电压时，实际激光器电流为3A。
测量方式:右侧连接示波器屏蔽层，左侧通过100Ω电阻接示波器探针。100Ω电阻用途为抑制探头过冲
测量注意：
注意1：不可接反！
注意2：注意示波器的隔离状况；此种接法将使示波器地线、外壳带上0-20V直流电压，若本驱动板的供电电源地与220V供电地相通，若示波器使用三孔插座将可能导致本电路板升压级短路。下图为电流输出部分大致结构。
输出指示灯:
当激光器的LD+端存在电压时，该灯发亮。该灯的亮暗程度取决于电流的设定值。
当激光器的温度控制器损坏 或温度超范围 或NTC接触不良等情形发生时，激光器输出
将被强制关闭，因此该LED熄灭。
四、通信协议
该驱动电源仅使用单一的RS-232串口操作，控制驱动电源的激光与温控参数。
1、物理连接:RS-232电平，3线连接：GND，TXD，RXD。波特率115200。
2、通信协议：问答机制。即上位机向驱动板发送指令时，驱动电源才有返回数据。
其他时间驱动电源不返回数据。
3、指令表
指令一般格式:串口波特率115200,十六进制发送
串口设置：波特率115200，数据位8，停止位1，无校验流控。
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AA |
55 |
长度 |
功能码 |
设备地址 |
80 |
不定长数据 |
校验和高字节 |
校验和低字节 |
其中指令长度 为 绿色部分数据的总字节长度。
例如指令 AA 55 04 F3 80 34 01 AB 绿色部分是 04 F3 80 34 即四个字节长度 为04.
其中校验高低字节 为 绿色部分 字节的和。
例如指令AA 55 04 F3 80 34 01 AB 绿色部分为04 F3 80 34 ，04+F3+80+34=1AB 则高字节为01 低字节为AB。本控制板设备地址固定为0x34.
xx yy 为设定的十六进制值高低字节，ch cl为校验和的高低字节
其中 示例指令前方的“\” 为串口调试软件eaglecom的 16进制发送的识别字符，与指令无关。
1.激光频率设定
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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激光频率设定（CA） |
AA 55 07 CA 34 80 xx yy ZZ ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
Xxyyzz为频率设定值 实际频率为xxyyzz*0.1Hz 范围为0Hz-500kHz |
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示例指令： |
\AA\55\07\CA\34\80\00\00\C8\02\4D 设定频率为20.0Hz \AA\55\07\CA\34\80\00\00\64\01\E9 设定频率为10.0Hz \AA\55\07\CA\34\80\4C\4B\40\02\5C 设定频率为500000.0Hz |
||
2.激光电流设定
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
|
激光电流设定（CB） |
AA 55 06 CB 34 80 xx yy ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
范围为0-0x0E0F 对应输出电流0-100% |
|
示例指令： |
\AA\55\06\CB\34\80\0B\58\01\E8 输出电流（0xB58/0xE0F） |
||
特别注意：因为该电源所配激光器压降不定，因此更换激光器后，对应相同的设定值，激光器的实际电流将有少许改变。下面为某激光器的输出电流设定与实测值表格与拟合曲线。
表格左侧为电流值右侧为十六进制的控制数据。
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0.5A |
142 |
1.8A |
5DB |
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0.6A |
1A8 |
1.9A |
628 |
|
0.7A |
20D |
2A |
673 |
|
0.8A |
26F |
2.1A |
6BB |
|
0.9A |
2D0 |
2.2A |
702 |
|
1A |
32E |
2.3A |
747 |
|
1.1A |
38B |
2.4A |
78A |
|
1.2A |
3E5 |
2.5A |
7CB |
|
1.3A |
43E |
2.6A |
80A |
|
1.4A |
494 |
2.7A |
847 |
|
1.5A |
4E9 |
2.8A |
883 |
|
1.6A |
53C |
2.9A |
8BC |
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1.7A |
58C |
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曲线的X轴为实际电流，Y轴为十进制的控制数据，控制数据转换为十六进制后即可输入驱动电源。
3.激光脉宽设定
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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激光脉宽设定（CC） |
AA 55 06 CC 34 80 xx yy ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
Xxyy为脉宽设定值 范围为0-0x00C8 实际脉宽为xxyy*5ns 激光脉宽最小5ns，5ns 步进，最大为1000ns |
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示例指令： |
\AA\55\06\CC\34\80\00\C8\02\4E 输出脉宽1000ns |
||
4.读取LD当前温度
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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读取LD 温度（C4） |
AA 55 04 C4 34 80 01 7C |
AA 55 06 40 80 34 aa bb ch cl
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Aabb为实际温度值的 100倍。例如aabb=0DAB， 转为十进制为3499 则实际温度为34.99℃ |
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示例指令： |
\AA\55\04\C4\34\80\01\7C 读取LD当前温度 |
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5.设置LD控制温度
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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设定 LD温度 （C6） |
AA 55 06 C6 34 80 th tl ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
Th tl为实际温度值的 16倍。例如Thtl=0230， 转为十进制为560 则设定温度为35℃ |
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示例指令： |
\AA\55\06\C6\34\80\02\30\01\B2 设定LD温度为35摄氏度 |
||
6.读取LD设定温度
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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读取LD 设定温度 （C7） |
AA 55 04 C7 34 80 01 7F |
AA 55 06 41 80 34 aa bb ch cl
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Aabb为实际温度值的 16倍。例如aabb=0230， 转为十进制为560 则实际温度为35℃ |
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示例指令： |
\AA\55\04\C7\34\80\01\7F 读取LD设定温度值 |
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7.读取LD控温片输出功率百分比
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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读取 LD TEC 百分比 （CE） |
AA 55 04 CE 34 80 01 86 |
AA 55 06 41 80 34 aa bb ch cl
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Aabb为输出百分比 |
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示例指令： |
\AA\55\04\CE\34\80\01\86 //读取LDTEC的输出百分比 |
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8.设定LD控温PID值
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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设定 LD PID （C8） |
AA 55 0A C8 34 80 ph pl ih il dh dl ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
Phpl：P值，0-300 Ihil：I值，0-100 Dhdl：D值 ，0-100 |
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示例指令： |
\AA\55\0A\C8\34\80\00\DB\00\01\00\01\02\63 设定LD PID P=0x00DC，I=0x0001 D=0x0001 |
||
9、读取LD控温PID值
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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读取 LD PID （D0） |
AA 55 04 D0 34 80 01 88 |
AA 55 0A 42 80 34 ph pl ih il dh dl ch cl |
Phpl：P值，0-300 Ihil：I值，0-100 Dhdl：D值 ，0-100 |
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示例指令： |
\AA\55\04\D0\34\80\01\88 读取LDTEC设定的PID值 |
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10、打开激光
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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打开激光 （CD） |
AA 55 04 CD 34 80 01 85 |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
|
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示例指令： |
\AA\55\04\CD\34\80\01\85 //打开激光 |
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11.关闭激光
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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关闭激光 （CF） |
AA 55 04 CF 34 80 01 87 |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
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示例指令： |
\AA\55\04\CF\34\80\01\87 //关闭激光 |
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12.读取故障码
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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关闭激光 （C9） |
AA 55 04 C9 34 80 01 81 |
AA 55 06 AA 80 34 00 aa ch cl
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aa为故障码。 |
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示例指令： |
\AA\55\04\C9\34\80\01\81 //读取故障码 |
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注：AA为故障码。
其中各位含义如下
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7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
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- |
- |
- |
- |
USER |
LOTEMP |
OVTEMP |
COMERR |
COMERR：若温度控制板5秒以上与驱动电源通信失败，此位置1。通信恢复后此位置0
OVTEMP：若检测到温控板传回的温度大于45℃，此位置1，低于45℃后此位置0
LOTEMP：若检测到温控板传回温度低于5℃，此位置1，高于5℃后此位置0
USER:若检测到实际温度高于用户设定的阈值，此位置1，低于阈值后此位置0
其余位保留。
若故障码不为0时，驱动板将立即关断激光输出（与上位机发送关闭激光行为一致）。
当故障解除后，故障码恢复0时将不进行任何操作，即激光仍处于关闭状态。
13、用户设定过温阈值
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功能 |
电脑发送 |
控制板返回 |
含义: |
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设定LD温度阈值 （D1） |
AA 55 06 D1 34 80 th tl ch cl |
AA 55 04 F3 80 34 01 AB |
Th tl为实际温度值的 100倍。例如Thtl=1194， 转为十进制为4500 则阈值温度为45℃ |
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示例指令： |
\AA\55\06\D1\34\80\11\94\02\30 设定阈值45℃ |
||
注意：为了激光器安全，若上电后不设定过温阈值参数，默认过温阈值为45℃；而且过温阈值只能设定45℃以下值。
指令存储：上述指令均不做存储处理。即每次上电均需要重新发送；因温控相关的数据
（设定温度和pid值）存储在温控板内，因此每次上电可以不发送设定温度和pid值。
五、用户操作流程
1.断电安装好激光器
2.通电，输入12V电源，此时输入电流应小于0.3A；
3.设定激光器频率（CA），电流（CB），脉宽（CC）；
4.（可选）设定过温阈值（D1）；
5.（可选）设定温度控制值（C6）
6.（可选）设定温控pid值（C8）
7.（可选）读取当前温度（C4）
8.打开激光器（CD）
9.出光；
10.关闭激光器（CF）
11.断电。
