1 引言
      隨著二極管泵浦全固態(tài)激光器相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，它在工業(yè)、國防科研、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)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(tài)激光器的重要組成部分的電源，其可靠性、穩(wěn)定性也就顯得格外重要。二極管泵浦全固態(tài)激光器的電源功率較大，輸出為大電流、低電壓，工作脈沖頻率較高（可達(dá)1kHz），輸出電流、電壓的穩(wěn)定性要求很高。微小的電流擾動(dòng)將影響激光器的出光質(zhì)量，不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)可能引起巨大的損失。針對這些特點(diǎn)，我們選擇功能強(qiáng)大的電源管理芯片MAX1647作為整個(gè)系統(tǒng)控制的核心部分，設(shè)計(jì)出完全滿足要求的大功率激光器電源。

2 MAX1647電源管理芯片介紹 
      MAX1647是MAXIM公司的新型電源管理芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括兩個(gè)調(diào)整環(huán)，即一個(gè)電壓調(diào)整環(huán)與一個(gè)電流調(diào)整環(huán)，實(shí)現(xiàn)恒流與恒壓功能及相互之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；并采用INTEL系統(tǒng)管理總線（SMBUS）接口，其中內(nèi)部有一個(gè)6位和一個(gè)10位的D/A轉(zhuǎn)換器分別用于電流和電壓的預(yù)置；另外，MAX1647提供了最大為4A的電流輸出。

      在MAX1647的電壓調(diào)整環(huán)中，通過SMBUS總線，經(jīng)內(nèi)部10位DAC設(shè)置預(yù)置電壓，負(fù)載電壓與預(yù)置電壓通過GMV誤差放大器進(jìn)行比較放大后的誤差信號輸出到CCV端口，然后送到一個(gè)由二選一電路組成的恒流/恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)端子上，其中由CCV端口輸出的誤差信號由內(nèi)部鉗位電路限制在1/4到3/4參考電壓之間的；與電壓調(diào)整環(huán)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(dòng)轉(zhuǎn)換電路的另一個(gè)端子上；利用PWM控制器，把電壓/電流誤差信號轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號，用以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)N溝道MOSFET管，經(jīng)同步整流、濾波器濾波后，得到所需的輸出信號。

      MAX1647的輸出特性曲線如圖2所示，當(dāng)輸出電壓小于預(yù)置電壓V0時(shí)，電流調(diào)整環(huán)發(fā)揮作用，輸出是恒流模式；當(dāng)負(fù)載的電壓到達(dá)預(yù)置電壓V0以后，電流調(diào)整環(huán)停止作用，電壓調(diào)整環(huán)開始工作，這時(shí)輸出為恒壓模式。恒流模式時(shí)，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以上，這樣即可防止更新預(yù)置電流值時(shí)負(fù)載電流溢出，又可防止從恒流模式轉(zhuǎn)換為恒壓模式時(shí)，出現(xiàn)過沖電現(xiàn)象。在恒壓模式時(shí)，鉗位電路也可起到相類似的作用。

3 激光器電源的設(shè)計(jì)
      根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)的激光器電源輸出為60A/150V，恒流、恒壓及相互之間能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

3.1 整體電路設(shè)計(jì)
       整體電路設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

       MAX1647電源管理芯片是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心部分，它完成恒流、恒壓及相互之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。但MAX1647的最大輸出4A，不足以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此，把MAX1647的輸出信號經(jīng)由達(dá)林頓管組成的改進(jìn)型線性主電路，進(jìn)行電流、電壓放大。在線性主電路中，由達(dá)林頓管、霍爾電流/電壓傳感器、MAX1647、及光耦隔離一起構(gòu)成了電流主調(diào)環(huán)，保證恒流、恒壓功能。同時(shí)增加了由達(dá)林頓管、誤差電壓放大、晶閘管控制模塊、晶閘管降壓整流構(gòu)成的電壓從調(diào)環(huán)，它把達(dá)林頓管壓降與參考電壓進(jìn)行比較放大，以控制晶閘管觸發(fā)模塊，使達(dá)林頓管壓降保持在參考電壓附近，大大地降低了達(dá)林頓管上的功耗，使電源整體輸出穩(wěn)定性、效率等有顯著的提高；利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電源與機(jī)械傳動(dòng)部分、水冷系統(tǒng)部分以及計(jì)算機(jī)軟件控制部分的有機(jī)結(jié)合；利用高性能的霍爾電流、電壓傳感器實(shí)現(xiàn)對輸出電流、電壓的實(shí)時(shí)檢測；液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示輸出電壓、電流和有關(guān)狀態(tài)；整個(gè)電路通過光耦和傳感器實(shí)現(xiàn)隔離。

3.2 利用89C51對MAX1647進(jìn)行設(shè)置
      89C51通過SMBUS的READ WORD和WRITE WORD協(xié)議與MAX1647進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置。圖4為SMBUS總線訪問時(shí)序圖。