八十年代，随着半导体物理的发展，半导体激光器出现了许多新型结构，同时工艺新技术的出现将器件的使用寿命不断延长，输出功率不断增大。目前半导体激光器在通讯、医疗以及军事方面都取得了非常不错的应用。然而，想要让其稳定高效地工作，就必须控制其激发电流恒定，为此，从上世纪到现在出现了非常多的用来促使激光器稳定工作的设计电路。

1.2 本章小结

本章介绍了所针对设计的半导体激光器的特点以及它的发展和应用，描述了半导体激光器的大好应用前景，为后面设计驱动电路提供了现实需求。

2 激光二极管相关特性

2.1 激光二极管的性质

激光二极管具有功率-电流特性、电压-电流特性以及阈值特性等特性，为了更好地完成本次设计，我们必须熟悉一下激光二极管的这些性质，这样才能设计出更符合本产品要求的电路。

2.1.1 特性介绍

半导体激光器的功率-电流特性，如图2-1（a）所示，由图可以看出激光二极管光功率与输入电流之间是两段线性关系，在前一段折线中，激光二极管光功率并没有随着输入电流的增大有明显的增加，此事也正好说明激光器还未达到稳定的工作状态，产生荧光但并不能够形成有效持续的光束，当输入电流增大到某个值时，光功率忽然开始快速增长，此时表明产生了稳定的激光，而这个电流也被称为阈值电流，而这也就是所谓的阈值特性了。这两个特性为我们后面选择激光二极管的类型和初始输入电流提供了极大的帮助。

半导体激光器的电压-电流特性如图2-1（b）所示，结合电路最后的仿真结果，我们可以确定所选择的激光二极管应是小功率的。

图2-1半导体激光器P-I特性曲线和V-I特性曲线

2.2 本章小结

本章介绍了激光二极管的P-I特性和V-I特性、阈值特性，为下一步驱动电路的设计做出了指导。

3 半导体激光器驱动电路设计

3.1 总电路设计方案

为了使激光二极管稳定持续输出光束，我们研究了激光二极管的特性后设计出了能够有效控制其输入电流和电压稳定的稳压电路和恒流电路，使其输入电压及电流可调切稳定可控。其次为了可以自由调节半导体激光器的亮度，必须设计单片机为核心的主控制电路。具体为数控直流稳压模块、恒流控制模块，模块设计方案如图3-1所示。

图3-1 驱动电路设计总体方案

3.2 数控直流稳压控制电路

为了得到稳定可调节的直流电压，我们选择采用以单片机为核心的数控方式，通过利用D/A转换将数字代码调节得到的电压值转换为模拟量。由此作为基准电压通过运放推动三极管得到最后的输出电压。为了操作简单方便，通过按键控制单片机给出相关的调节。

3.2.1 主控制器模块

STC89C52RC单片机是新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，其引脚图如图3-2所示。该芯片的工作电压为5V，最大的时钟频率可达到40MHz，Flash程序存储器为8KB,RAM数据存储器为512B。采用单片机不但方便监控，并且大大减少硬件设计，使用单片机控制电路体现出了自动、反馈，是一种比较先进的设计方式。

图3-2 STC89C52RC芯片引脚图

3.2.2 D/A转换模块

数模转换器我们选用的是TLC5615，输出的正是我们需要的模拟电压，输出电压最大可达到基准的2倍。这里我们提供的工作电压为5V，则输出时的最大电压为10V，本设计它非常容易和单片机接口。