[發(fā)明專(zhuān)利]一種光纖激光器的驅(qū)動(dòng)電源及其電源驅(qū)動(dòng)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110849945.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113534718A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐劍秋;楊志文;涂嬪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇星鏈激光科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042;H02M3/335
• 代理公司: 上海市嘉華律師事務(wù)所 31285
• 代理人: 黃琮;夏燁

1.一種光纖激光器的驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于：包括中央處理器、直流變換電源(2)、數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(3)、壓控電流源(4)、采樣反饋電路(5)、環(huán)境感知電路(6)，信號(hào)接收電路(7)；

所述中央處理器通過(guò)數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(3)控制壓控電流源(4)的電流輸出；

所述直流變換電源(2)為脈沖寬度調(diào)制的線性穩(wěn)壓源結(jié)構(gòu)，為激光二極管(9)提供工作電壓；

中央處理器通過(guò)數(shù)字電位器(8)來(lái)對(duì)電壓可調(diào)的直流變換電源(2)進(jìn)行控制，控制直流變換電源(2)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率和占空比；

所述壓控電流源(4)為光纖激光器中用于泵浦光纖的激光二極管(9)提供工作電流；

所述采樣反饋電路(5)用于對(duì)激光二極管(9)的工作電壓和工作電流采樣后反饋給中央處理器；

所述信號(hào)接收電路(7)用于接收設(shè)定的參數(shù)信息；

所述環(huán)境感知電路(6)通過(guò)傳感器采集環(huán)境溫度、激光二極管(9)的工作溫度、工作距離、傳輸光路散射損耗系數(shù)、光纖激光器輸出功率參數(shù)輸入給中央處理器，并與所述信號(hào)接收電路(7)接收的設(shè)定參數(shù)信息進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果用于運(yùn)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖激光器的驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于：所述中央處理器為具備高速數(shù)據(jù)處理能力的數(shù)字信號(hào)處理器(1)DSP或內(nèi)置DSP的微控制器MCU。

3.一種光纖激光器的驅(qū)動(dòng)電源的電源驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:包括以下步驟：

步驟1：通過(guò)信號(hào)接收電路(7)將外部位置、溫度、接受信號(hào)強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)輸入中央處理器；中央處理器利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行分析，計(jì)算出控制信號(hào)的數(shù)值，用于控制數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(3)的輸出電壓和數(shù)字電位器(8)的阻值；從而控制直流變換電源(2)的電壓以及壓控電流源(4)的電流，最終精確控制激光二極管(9)的電壓和電流，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的節(jié)能。

步驟2：環(huán)境感知電路(6)通過(guò)傳感器(15)采集環(huán)境溫度、激光二極管(9)的工作溫度、工作距離、傳輸光路散射損耗系數(shù)、光纖激光器輸出功率參數(shù)輸入給中央處理器，并與所述信號(hào)接收電路(7)接收的設(shè)定參數(shù)信息進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果用于運(yùn)算；

步驟3：中央處理器的運(yùn)算方法為：

包括z層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每層網(wǎng)絡(luò)包含n個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，步驟如下，

T1，將通信距離、環(huán)境溫度、信號(hào)回返光強(qiáng)度、通信速率和對(duì)準(zhǔn)誤差作為輸入?yún)?shù)x(1,5)，誤碼率作為輸出參數(shù)y；

T2，通過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)參數(shù)β(i＝1,n；j＝1,z)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，即考慮到β參數(shù)是一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù)，在優(yōu)化過(guò)程中將其寫(xiě)為兩部分：含時(shí)間的部分βt和不含時(shí)間的部分βa，對(duì)于含時(shí)間的部分βt，利用時(shí)間平移平均法，計(jì)算其誤差的最小均方根值，對(duì)于不含時(shí)間的部分βa，利用高斯消去法，計(jì)算其誤差的最小均方根值，最后將此兩個(gè)部分相加得到由關(guān)聯(lián)系數(shù)β矩陣決定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將此關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣記入內(nèi)存中，作為實(shí)用的節(jié)能模型；其優(yōu)化方程可表達(dá)為：y＝{∏β(1,j)x(1,j)+∏β(2,j)x(1,j)+…}，通過(guò)迭代，計(jì)算出最優(yōu)的β(i＝1,n；j＝1,z)參數(shù)，使得Δy最小；

步驟4：中央處理器輸出數(shù)字控制代碼給數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(3)控制壓控電流源(4)的電流輸出；中央處理器輸出數(shù)字控制代碼給數(shù)字電位器(8)來(lái)控制電壓可調(diào)的直流變換電源(2)的電壓輸出；

步驟5：采樣反饋電路(5)對(duì)激光二極管(9)的工作電壓和工作電流采樣后反饋給中央處理器；

步驟6：中央處理器基于采樣反饋信號(hào)結(jié)合PID(比例-積分-微分)算法，調(diào)整控制代碼到數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片(3)和數(shù)字電位器(8)，改善激光二極管(9)電壓和電流中的瞬態(tài)起伏。