隨著二極管泵浦全固態激光器相關技術的不斷發展，它在工業、國防科研

、生物醫學工程等領域的應用越來越廣泛
，對其輸出功率、可靠性要求也不斷提高。作為二極管泵浦全固態激光器的重要組成部分的電源，其可靠性
、穩定性也就顯得格外重要。二極管泵浦全固態激光器的電源功率較大，輸出為大電流
、低電壓，工作脈衝頻率較高（可達1kHz）
，輸出電流、dianyadewendingxingyaoqiuhengao。weixiaodedianliuraodongjiangyingxiangjiguangqidechuguangzhiliang，budangdebaohukenengyinqijudadesunshi。zhenduizhexietedian，womenxuanzegongnengqiangdadedianyuanguanlixinpianMAX1647作為整個係統控製的核心部分，設計出完全滿足要求的大功率激光器電源。

　　

　　

MAX1647是MAXIM公司的新型電源管理芯片，其內部結構如圖1所示。它包括兩個調整環，即一個電壓調整環與一個電流調整環，實現恒流與恒壓功能及相互之間的自動轉換
；並采用INTEL係統管理總線（SMBUS）接口，其中內部有一個6位和一個10位的D/A轉換器分別用於電流和電壓的預置；另外
，MAX1647提供了最大為4A的電流輸出。

圖1 MAX1647的內部結構

　　

在MAX1647的電壓調整環中，通過SMBUS總線，經內部10位DAC設置預置電壓
，負載電壓與預置電壓通過GMV誤差放大器進行比較放大後的誤差信號輸出到CCV端口
，然後送到一個由二選一電路組成的恒流/恒壓自動轉換電路的一個端子上，其中由CCV端口輸出的誤差信號由內部鉗位電路限製在1/4到3/4參考電壓之間的；與電壓調整環工作原理相類似，被鉗位的電流誤差信號由CCI端口送到自動轉換電路的另一個端子上；利用PWM控製器
，把電壓/電流誤差信號轉換為脈寬調製信號
，用以驅動兩個N溝道MOSFET管，經同步整流
、濾波器濾波後

，得到所需的輸出信號。

　　

MAX1647的輸出特性曲線如圖2所示，當輸出電壓小於預置電壓V0時

，電流調整環發揮作用，輸出是恒流模式
；當負載的電壓到達預置電壓 V0以後，電流調整環停止作用
，電壓調整環開始工作，這時輸出為恒壓模式。恒流模式時
，CCV端口輸出的電壓誤差信號被鉗位在CCI端口最小電壓值 80mV以yi上shang，這zhe樣yang即ji可ke防fang止zhi更geng新xin預yu置zhi電dian流liu值zhi時shi負fu載zai電dian流liu溢yi出chu，又you可ke防fang止zhi從cong恒heng流liu模mo式shi轉zhuan換huan為wei恒heng壓ya模mo式shi時shi
，出chu現xian過guo衝chong電dian現xian象xiang。在zai恒heng壓ya模mo式shi時shi，鉗qian位wei電dian路lu也ye可ke起qi到dao相xiang類lei似si的de作zuo用yong。

　　

整體電路設計框圖如圖3所示。

圖2 整機電路框圖

MAX1647電源管理芯片是整個係統的控製核心部分，它完成恒流
、恒壓及相互之間自動轉換的功能。但MAX1647的最大輸出4A，不足以達到設計要求
，因此，把MAX1647的輸出信號經由達林頓管組成的改進型線性主電路
，進行電流、電壓放大。在線性主電路中，由達林頓管
、霍爾電流/電壓傳感器、MAX1647
、及光耦隔離一起構成了電流主調環，保證恒流、恒壓功能。同時增加了由達林頓管
、誤差電壓放大
、晶閘管控製模塊、jingzhaguanjiangyazhengliugouchengdedianyacongtiaohuan，tabadalindunguanyajiangyucankaodianyajinxingbijiaofangda，yikongzhijingzhaguanchufamokuai，shidalindunguanyajiangbaochizaicankaodianyafujin，dadadijiangdiledalindunguanshangdegonghao
，shidianyuanzhengtishuchuwendingxing、效率等有顯著的提高；利用單片機實現電源與機械傳動部分、水冷係統部分以及計算機軟件控製部分的有機結合

；利用高性能的霍爾電流、電壓傳感器實現對輸出電流、電壓的實時檢測；液晶顯示模塊實時顯示輸出電壓
、電流和有關狀態；整個電路通過光耦和傳感器實現隔離。

從圖4可見：89C51與MAX1647通信的開始條件是SDA端口為下降沿，同時SCL端口為高電平；MAX1647的 WRITE－WORD協議為0b00010010（0b表示二進製）
，或者可表示為0x12（0x表示十六進製）；READ－WORD協議則可表示為 0b00010011或者0x13。另外，CMD0～CMD7代表具體的命令，D0～D15表示數據位。幾個常用的WRITE－WORD協議命令：ChargerMode（）命令，命令代碼為0x12，主要用於清零和複位；ChargingVolage（）命令，命令代碼為0x15，主要用於電壓預置；ChargingCurrent（）命令，主要用於電流預置，命令代碼為0x14
，即CMD7～CMD0的數據為00010100，16位二進製數值由D15～D0組成表示Io的電流值

，單位為mA。當端子SEL與AGND短接時，電流Io的最大預置值為1.023A；如果讓端子SEL懸空，則 Io的最大預置值為2.047A；當端子SEL與VL短接
，則Io的最大預置值為4.095A。MAX1647提供兩個電流源給負載供電：一個來自內部的線性電流源IOUT，一個是開關電路提供的電流。IOUT提供1mA～31mA的電流（步長為1mA）。例如，當Io最大預置值為4.095A時，數據位 D11～D6對應為6位電流預置DAC的DA5～DA0位；數據位D4～D0對應輸出電流IOUT的I4～I0，表示IOUT線性電流源二進調整數。注意任何時候DAC位被置位
，線性電流源被調整至滿幅（31mA）。AlarmWarning（）命令
，命令代碼為0x16，主要用於保護設置；ChargerStatus（）命令
，命令代碼為0x13，主要用於返回溫度傳感器以及MAX1647的內部信息，這些信息暫存D15～D0位中。

圖4 89C51與MAX1647應用電路圖

　　

為了滿足SMBUS的通信規則
，用單片機P1口的其中兩位分別模擬數據信號SDA和時鍾信號SCL，89C51的P1.1口與 MAX1647的SCL端子連接，P1.0口與MAX1647的SDA端子連接。電路如圖5所示

，其中：高頻電感L1用粉末鐵心
，外加粗線線圈繞製而成。利用MAX1647與89C51組成控製電路的核心部分，采用改進型線性結構設計的大功率激光器電源，由於MAX1647具有恒流
、恒壓及相互之間自動轉換的功能，一方麵
，克服了完全用單片機控製帶來的響應速度慢、恒流恒壓特性差
、可能出現死機的缺陷
；另一方麵，又避免了純硬件控製帶來的複雜性
，提高了電源的智能性。在激光打標係統中的應用
，證明了該電源不僅高效
、安全、可靠，而且大大提高了整個係統的智能化程度。