一种全数字化控制激光器电源及控制方法技术

本发明专利技术为一种全数字化控制激光器电源及控制方法，激光器电源为星载激光发射机的核心控制部分。激光器电源包括控制组件和充电组件，控制组件用于接收外部管理控制器发送的遥控指令，包括任务包和配置包，根据任务包调整激光发射机的工作模式，并对配置包进行解析，得到控制激光发射机的工作参数以及控制充电组件和外部LD放电组件以及外部调Q组件的控制指令；充电组件接收到控制组件的控制指令，进行升压转换后提供高压给外部电容组件，对外部信号分配器转发再由控制组件透传的一次电进行降压转换后提供给外部LD放电组件和外部调Q组件。本发明专利技术解决激光发射机联调测试和外场试验进行独立控制和实时监测工作状态的问题，具有简化系统复杂性、提升系统集成度的进步。

A fully digitally controlled laser power supply and control method

The present invention is a fully digitally controlled laser power supply and control method, and the laser power supply is the core control part of the spaceborne laser transmitter. The laser power supply includes the control component and the charging component, the control component is used to receive the remote control instructions sent by the external management controller, including the task package and the configuration package. The operation mode of the laser transmitter is adjusted according to the task package, and the configuration package is parsed, the working parameters of the laser transmitter are controlled and the charge control group is controlled. The part and external LD discharge module and the control instruction of the external Q module; the charge module receives the control instruction of the control component, provides the high voltage to the external capacitance component after the boost conversion, and then provides the external LD discharge component and the outside after the external signal distributor transmissions the one power transmitted by the control component. Adjust the Q component. The invention solves the problem of independent control and real-time monitoring of the laser transmitter coupling test and field test, which has the advantages of simplifying the complexity of the system and improving the integration of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种全数字化控制激光器电源及控制方法
本专利技术涉及一种全数字化控制激光器电源及控制方法，属于电子工程技术中激光器电路控制领域。
技术介绍
随着我国航天事业的不断发展，为了加强国防和军队信息化建设，同时为国民经济发展提供稳定、及时、可靠的基础地理信息，测绘卫星的比例逐步加重，这其中对于高程信息的需求愈来愈高。为了获得较高精度的距离信息，星载激光测距仪步入全面发展的时期。星载测距仪主要包括测距信息处理机、接收机和发射机三大部分，而产生激光最直接的部分便是发射机。发射机分为激光器电源、激光器和电容组件三大部分，激光器电源主要实现发射机的时序控制、参数调整和与外部管理控制器的通信，以及产生激光器所需高压的功能，达到对激光器中的LD放电组件和调Q组件以及激光器主体遥控遥测的目的。在星载发射机发展初期，激光器电源控制系统都是通过单纯的模拟电路实现的，这种模拟电路的设计比较复杂，控制精度较差，由模拟电路产生的时统信号、LD电流驱动信号和调Q触发脉冲时序关系受电压变化的影响和温度的飘移会发生时序紊乱，而且这种单纯的模拟电路实现方式无法实现发射机状态实时监测和实时在线调整充电电流、充电电压、LD放电电流、LD驱动时序、调Q驱动时序参数和时序的功能，而且充电电流和LD放电电流超出阈值无法实现自主切断，给产品的可靠性和安全性带来极大的隐患，很难匹配航天应用中对电路精度极高和自动化控制精准的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种全数字化控制激光器电源及控制方法，针对上述问题，本专利技术解决的技术问题如下：(1)采用FPGA内部DCM分频、倍频和移相等技术，攻克了时序电路复杂，精度较差，由模拟电路产生的时统信号、LD驱动信号和调Q触发信号等时序关系受电压变化影响和温度飘移发生时序紊乱的难题，取得了基于FPGA实现较高时钟精度和稳定度的效果，达到了激光器电源全数字化设计的技术水平。(2)采用基于FPGA和模数/数模转换相结合的技术，攻克了激光器电源状态实时监测和在线参数调整的难题，取得了实时监测充电电流和LD放电电流是否超出阈值和实时在线调整充电电流、充电电压、LD放电电流、LD驱动时序、调Q驱动时序等参数和时序的效果，该项技术达到国内领先水平，为国内首台高轨电子对抗卫星提供技术保障。本专利技术解决的技术方案为：一种全数字化控制激光器电源，包括：激光器电源控制组件和激光器电源充电组件；激光器电源控制组件，用于接收外部管理控制器发送的遥控指令，包括：任务包和配置包，根据任务包调整激光发射机的工作模式，并对配置包进行解析，得到控制激光发射机的工作参数以及控制激光器电源充电组件的控制指令；控制组件对外部管理控制器提供的配置包解析完成后同时解析出对LD放电组件和调Q组件的控制指令；在外部管理控制器统一时序控制下，激光器电源控制组件完成激光发射机的时序控制；激光器电源控制组件还具有对激光器电源充电组件以及外部的LD放电组件和调Q组件的遥测量采集功能，并将遥测量进行数字化处理后通过总线发送至外部管理控制器，实现监测充电组件、外部LD放电组件和外部调Q组件工作状态的功能；激光器电源控制组件，根据外部信号分配器转发的受控非滤波数字一次电源，产生自身所需二次电源，通过充电组件低压供电模块产生充电组件所需的低压二次电源，通过第一充电组件接口将充电组件所需的低压二次电源送至充电组件；激光器电源充电组件，在激光器电源控制组件解析出的外部管理控制器提供的控制指令控制下，采集充电组件的遥测量，并对充电组件的工作时序进行控制，以及对外部电容组件充电高压和充电电流实现调整和监控，并对外部LD放电组件和外部调Q组件供电进行控制。激光器电源充电组件，对外部信号分配器转发再由控制组件透传的受控滤波模拟一次电，进行降压转换后提供给LD放电组件和调Q组件，进行升压转换后提供给电容组件。一种全数字化控制激光器电源，包括：激光器电源控制组件和激光器电源充电组件；激光器电源控制组件，用于接收外部管理控制器发送的遥控指令，包括：任务包和配置包，根据任务包调整激光发射机的工作模式，并对配置包进行解析，得到控制激光发射机的工作参数以及控制激光器电源充电组件的控制指令；在外部管理控制器统一时序控制下，激光器电源控制组件完成激光发射机的时序控制；激光器电源控制组件，根据外部信号分配器转发的受控非滤波数字一次电源，产生自身所需二次电源，通过充电组件低压供电模块产生充电组件所需的低压二次电源，通过第一充电组件接口将充电组件所需的低压二次电源送至充电组件；激光器电源充电组件，在激光器电源控制组件解析出的外部管理控制器提供的控制指令控制下，采集充电组件的遥测量，并对充电组件的工作时序进行控制，以及对外部电容组件充电高压和充电电流实现调整和监控，并对外部LD放电组件和外部调Q组件供电进行控制；激光器电源充电组件，对外部信号分配器转发再由控制组件透传的受控滤波模拟一次电，进行降压转换后提供给LD放电组件和调Q组件，进行升压转换后提供给电容组件。激光器电源控制组件还具有对激光器电源充电组件以及外部的LD放电组件和调Q组件的遥测量采集功能，并将遥测量进行数字化处理后通过总线发送至外部管理控制器，实现监测充电组件、外部LD放电组件和外部调Q组件工作状态的功能。激光器电源控制组件，包括：通讯接口、防静电模块、控制组件供电模块、充电组件低压供电模块、第一串并转换模块、FPGA最小系统、第一充电组件接口、第一监测模块；控制组件供电模块，接收到信号分配器输入的受控非滤波数字一次电，进行低压转换产生控制组件所需的板载二次电源，控制组件通讯接口接收来自外部管理控制器提供的遥控指令，遥控指令为串行信号，首先经过第一串并转换模块将串行信号转化为并行信号，控制第一监测模块进行板载二次电源的电压、电流和温度这些模拟信号的采集，将这些这些模拟信号通过AD进行数字化转换后再通过第一串并转换模块进行并行信号转化为串行信号后输出至外部管理控制器，在第一串并转换模块工作过程中，控制组件的FPGA最小系统配置完成，开始代替第一串并转换模块进行工作，控制组件中防静电模块对应外部JTAG工艺测试接口，实现FPGA最小系统的配置程序重烧写的功能，FPGA最小系统控制充电组件低压供电模块产生充电组件所需的板载二次低压电源，该电源与FPGA最小系统发送的控制指令通过第一充电组件接口传输至充电组件，FPGA最小系统发送的控制指令为串行信号。激光器电源充电组件，包括：第二充电组件接口、第二串并转换模块、PWM调制和高压模块、第二监测模块、AD模块、DA和比较器模块、LD放电组件接口、调Q组件接口、LD放电组件供电模块、调Q组件供电模块；充电组件通过第二充电组件接口接收到控制组件传输过来的控制指令和所需的板载二次电源以及控制组件透传过来的受控滤波模拟一次电，第二串并转换模块将得到的控制指令进行串转并处理，得到控制充电组件中除第二充电组件接口的各模块和接口的多个并行控制信号，在这些控制信号控制下，各模块和接口开始正常工作；第二监测模块进行充电组件的遥测量的采集传输至AD模块完成数字化转换，通过第二串并转换模块进行并行转串行处理，通过第二充电组件接口反馈给控制组件进行遥测量采集，遥测量异常状态下，控制组件能够自动切断充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全数字化控制激光器电源，其特征在于包括：激光器电源控制组件和激光器电源充电组件；激光器电源控制组件，用于接收外部管理控制器发送的遥控指令，包括：任务包和配置包，根据任务包调整激光发射机的工作模式，并对配置包进行解析，得到控制激光发射机的工作参数以及控制激光器电源充电组件的控制指令；在外部管理控制器统一时序控制下，激光器电源控制组件完成激光发射机的时序控制；激光器电源控制组件，根据外部信号分配器转发的受控非滤波数字一次电源，产生自身所需二次电源，通过充电组件低压供电模块产生充电组件所需的低压二次电源，通过第一充电组件接口将充电组件所需的低压二次电源送至充电组件；激光器电源充电组件，在激光器电源控制组件解析出的外部管理控制器提供的控制指令控制下，采集充电组件的遥测量，并对充电组件的工作时序进行控制，以及对外部电容组件充电高压和充电电流实现调整和监控，并对外部LD放电组件和外部调Q组件供电进行控制；激光器电源充电组件，对外部信号分配器转发再由控制组件透传的受控滤波模拟一次电，进行降压转换后提供给LD放电组件和调Q组件，进行升压转换后提供给电容组件。

【技术特征摘要】
1.一种全数字化控制激光器电源，其特征在于包括：激光器电源控制组件和激光器电源充电组件；激光器电源控制组件，用于接收外部管理控制器发送的遥控指令，包括：任务包和配置包，根据任务包调整激光发射机的工作模式，并对配置包进行解析，得到控制激光发射机的工作参数以及控制激光器电源充电组件的控制指令；在外部管理控制器统一时序控制下，激光器电源控制组件完成激光发射机的时序控制；激光器电源控制组件，根据外部信号分配器转发的受控非滤波数字一次电源，产生自身所需二次电源，通过充电组件低压供电模块产生充电组件所需的低压二次电源，通过第一充电组件接口将充电组件所需的低压二次电源送至充电组件；激光器电源充电组件，在激光器电源控制组件解析出的外部管理控制器提供的控制指令控制下，采集充电组件的遥测量，并对充电组件的工作时序进行控制，以及对外部电容组件充电高压和充电电流实现调整和监控，并对外部LD放电组件和外部调Q组件供电进行控制；激光器电源充电组件，对外部信号分配器转发再由控制组件透传的受控滤波模拟一次电，进行降压转换后提供给LD放电组件和调Q组件，进行升压转换后提供给电容组件。2.根据权利要求1所述的一种全数字化控制激光器电源，其特征在于：激光器电源控制组件还具有对激光器电源充电组件以及外部的LD放电组件和调Q组件的遥测量采集功能，并将遥测量进行数字化处理后通过总线发送至外部管理控制器，实现监测充电组件、外部LD放电组件和外部调Q组件工作状态的功能。3.根据权利要求1所述的一种全数字化控制激光器电源，其特征在于：激光器电源控制组件，包括：通讯接口、防静电模块、控制组件供电模块、充电组件低压供电模块、第一串并转换模块、FPGA最小系统、第一充电组件接口、第一监测模块；控制组件供电模块，接收到信号分配器输入的受控非滤波数字一次电，进行低压转换产生控制组件所需的板载二次电源，控制组件通讯接口接收来自外部管理控制器提供的遥控指令，遥控指令为串行信号，首先经过第一串并转换模块将串行信号转化为并行信号，控制第一监测模块进行板载二次电源的电压、电流和温度这些模拟信号的采集，将这些这些模拟信号通过AD进行数字化转换后再通过第一串并转换模块进行并行信号转化为串行信号后输出至外部管理控制器，在第一串并转换模块工作过程中，控制组件的FPGA最小系统配置完成，开始代替第一串并转换模块进行工作，控制组件中防静电模块对应外部JTAG工艺测试接口，实现FPGA最小系统的配置程序重烧写的功能，FPGA最小系统控制充电组件低压供电模块产生充电组件所需的板载二次低压电源，该电源与FPGA最小系统发送的控制指令通过第一充电组件接口传输至充电组件，FPGA最小系统发送的控制指令为串行信号。4.根据权利要求1所述的一种全数字化控制激光器电源，其特征在于：激光器电源充电组件，包括：第二充电组件接口、第二串并转换模块、PWM调制和高压模块、第二监测模块、AD模块、DA和比较器模块、LD放电组件接口、调Q组件接口、LD放电组件供电模块、调Q组件供电模块；充电组件通过第二充电组件接口接收到控制组件传输过来的控制指令和所需的板载二次电源以及控制组件透传过来的受控滤波模拟一次电，第二串并转换模块将得到的控制指令进行串转并处理，得到控制充电组件中除第二充电组件接口的各模块和接口的多个并行控制信号，在这些控制信号控制下，各模块和接口开始正常工作；第二监测模块进行充电组件的遥测量的采集传输至AD模块完成数字化转换，通过第二串并转换模块进行并行转串行处理，通过第二充电组件接口反馈给控制组件进行遥测量采集，遥测量异常状态下，控制组件能够自动切断充电组件板载二次低压电源的供电，DA和比较器模块收到并行控制信号后，输出PWM调制和高压模块所需的控制信号和电压、电流基准，PWM调制和高压模块根据该控制信号和电压、电流基准，实现高压转换产生高于200V的高压，同时第二串并转换模块产生的并行信号中有控制LD放电组件供电模块、调Q组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋博，郑伟，颜凡江，李旭，冯文，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11