随着光电信息技术的发展，半导体激光器(LD)在军事、精密加工与测量、医疗、光纤通讯等领域中得到了广泛的应用。LD是依靠载流子直接注入而工作的，注入电流的稳定性对激光器的输出有直接、明显的影响u J。为了保证LD安全稳定的工作，需要向其提供高稳定度的驱动电流：当LD工作在脉冲方式时，脉冲驱动电流的上升和下降时间直接影响着激光器脉冲光的质量。为此，我们充分考虑LD的脉冲工作机理，采用FPGA技术和高精度的自动电流和自动功率控制原理，以及相关的保护措施，研制了一种单片机和FPGA混合控制的半导体激光器脉冲驱动电源。

　　1 设计方案

　　图1是LD脉冲驱动电源的原理框图。该脉冲驱动电源要由3部分组成，其基本工作原理是单片机控制FPGA信号处理电路，由FPGA产生相应的时序信号控制AD和DA，生成恒定的直流源，并由脉冲波形发生器产生占空比可调的方波信号，在调制电路的作用下，最终产生脉冲电流幅度、脉冲占空比都连续可调的驱动电流，实现对IJ)的自动电流(ACC)和自动功率(ar c)驱动。

图1 LD脉冲驱动电源原理图

　　1.1 FPGA时序电路

　　基于ALTEtlA公司的FPGA器件，利用硬件描述语言Verilog设计FPGA时序电路，该电路作为模拟电路和数字电路的逻辑连接，主要完成：一是AD逻辑模块产生控制多通道高速串行AD转换器(ADs8341)的时序，发出AD控制信号并接收AD数据，并按照通道排序后，通过FIFO送给单片机;二是单片机设置的数据送给DA逻辑模块，该模块产生控制多通道高速串行DA转换器(DAc8534)的时序，发出DA控制信号和数据;三是接收单片机预置的脉冲周期和脉冲宽度数据，并对基准脉冲信号(频率为10MHz)。进行计数操作，产生相应的脉冲波形;四是接收单片机的控制信号，产生控制IJ)驱动电路的各种10数字开关量。FPGA时序电路与单片机连接的原理框图如图2所示。

图2 FleA与单片机的连接框图

　　图中，ALTEItA公司的FPGA器件EP1C3T144工作在AS模式下，通过下载线将FPGA程序存储在配置芯片EPCS1中，上电时，自动配置FPGA。单片机控制FPGA，FPGA接收单片机的指令和数据，根据指令完成对AD和DA的操作，从IJ)驱动电路采集的数据，经过FPGA存储到FIFO中，当收到读指令时，将数据传输给单片机。利用双向缓冲器74AC-T245，实现数据的双向传输。同时，单片机将设置的脉冲周期和脉冲宽度数据发送到单片机的脉冲波形发生器，该发生器基于Verilog语言的程序框图如图3所示。图中，脉冲波形发生器首先对单片机发来的脉冲周期c和脉冲宽度w数据对基准脉冲T进行计数，得到计数值(Cr)和(cw)。在状态机中，当计数器的计数值小于(cr—CW)时，脉冲输出P保持低电平;