- 1、本文档共10页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
半导体激光控制器电路原理分析
把关键元件(如高性能晶振、SAW滤波器、光放大器、激光二极管)的本机温度限制在窄范围内,可以提高电子系统的精度,一般需要将温度控制在0. 1℃内,激光器的工作精度才能很好地保持在0. 1nm内。本文的设计方案能为大功率半导体激光器提供有效支持,最大电流可达2. 5A.
1半导体激光控制器的设计
激光控制器由受控恒流源,温度监视及控制电路,主控制器及显示器构成。整体结构原理见图1.
图1 激光控制器功能模块图
1. 1受控恒流源:
为了使激光器输出稳定的激光,对流过激光器的电流要求非常严格,供电电路必须是低噪声的稳定的恒流源。恒流源可以从0A~2. 5A之间连续可调,以适应不同规格的半导体激光器。该恒流源是以大功率的MOS管为核心,激光器作为负载与之串联,通过控制MOS管的栅极,来实现对激光器电流的控制。但MOS管是非线性器件,难以直接控制,因此必须将其转化为线性控制。
如图2所示,在MOS管串联一个0. 1Ω的电阻,用于采样反馈,MOS管的电流变化范围是0A~2.
图2 电子设计图
三菱FX系列PLC -三菱PLC编程手册(FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC系列)5A ,输入控制信号的电压范围是0V~5V ,将采样电阻的电压放大20倍正好与输入电压匹配。这样控制电压0V~5V与电流0A~2. 5A之间建立起线性的对应关系。但由于整个反馈是开环系统,十分容易产生自激,因此在采样电阻连一个1μF的电容,破坏自激产生条件、消除自激,并且应采用稳定的电源以减小电压波动。
1. 2温度检测及控制电路
由于温度对激光的品质有很大影响,在电流恒定的情况下,温度每升高1℃,激光波长将增加大约0. 1nm ,而且温度过高将导致激光器老化甚至损坏。
并且激光器是一个电灵敏度高、成本昂贵的器件,因此控制器必须提供监控、限制和过载保护的能力。
包括:自启动和过流保护、热电制冷器(thermoeleCTRiCCooler ,TEC)电压、电流和温度的感测。异常工作电路停机以避免激光器元件损坏。值得注意的是:环境温度的变化对激光器的影响,要求控制器具备制冷和制热的能力。通常为使元件温度保持稳定是将把元件封闭在固定温度的恒温槽内。为了提供某种调整容限,其所选温度应高于所有条件下的环境温度。这种方法曾被广泛采用,特别是用在超稳时钟的设计中(如恒温槽控制的晶振)。但高温应用此方法有如下缺点:性能(如噪声因数,速度和寿命)有所降低;环境温度处于中间范围时调整器消耗加热的功率,在环境温度处于低端时需要两倍大的功率;达到稳定温度所需的时间可能相当长。
目前采用半导体TEC来实现,因为它可选择调整温度值处在工作温度范围的中间。TEC可做为热泵或做为热源,这取决于电流方向。某些系统(如冰箱和大功率处理器冷却)只用TEC的冷却特性。另一些应用(如晶振和SAW滤波器)利用热流的两个模式。并且该控制器是真正双向的,使温度从冷端到热端之间没有死区。TEC的驱动电路通常采用“H”桥式,由两个互补的达林顿管或MOS管构成。
对H桥的驱动宜采用开关式驱动方式,开关式驱动方式功耗小、效率高。对于开关式驱动方式可以使用LTC1923等专用芯片驱动。其原理如图3所示。
图3 TEC 电源驱动电路
DRV592是TI(Texas Instruments)公司出品的高效、大功率H桥电源驱动集成块,输出电压范围从2. 8 V到5. 5 V ,最大输出电流为3A.DRV592需要外部PWM触发(兼容TTL逻辑电平),内置过流、欠压和过热(130℃)保护和电平指示。业界最小封装(9mm×9 mm 32脚PowerPADTM扁平封装模式),具有- 40℃到85℃工业用温度范围标准。值得一提的是该芯片集成了4个大功率MOSFET和过载保护电路,与采用分立元件设计(见图3)相比,简化80 %的设计。并且只需添加几个外部元件就能容易地构成精确的温度控制环路用以稳定激光二极管系统。基于DRV592的半导体TEC的电源驱动电路见图4.和图3相比,可以看到基于DRV592的TEC电源驱动电路设计大大简化,并且DRV592还有内置过流、欠压和过热(130°C)保护电平指示。引脚功能见表1.
图4 典型TEC电源驱动
由于大电流开关电路会产生很大的噪声干扰,为减少干扰,可适当增大开关管的转换时间来降低高频开关噪声。虽然这会使开关效率降低一些,不过用这个代价换来噪声的大幅度改善还是值得的。
另外由于TEC具有热惯性,改变状态会有一定的延迟,会给系统引起振荡。为了消除振荡,可在放大器两端并联积分电路,增加延时,消除振荡产生。要注意的是稳定的温度是由热敏电阻的反馈来决定的,因此要将TEC与热敏电阻封装在一个模块中,使它们紧密耦合。
温度探测器的精度直接影响温度控制的效果。
温度探测电路
您可能关注的文档
- 5G终端在RRC IDLE要不要进行SINR测量?.doc
- 基于MPC5125设计的开发评估方案.doc
- 基于STM32H5的UART通信的演示过程.doc
- 电源电路图及原理讲解 电源电路工作原理图解.doc
- 基于32位MCU RX24T的感应式绝对位置传感器解决方案.doc
- 徕卡共聚焦活细胞成像技术知识点.doc
- 跨境电商数据分析和应对.doc
- 看完本篇你就会对低吸附吸头有更多了解.doc
- 即将装备三星S8的骁龙835不仅跑分高 还能改善拍照画质.doc
- 印度中东北非的Facebook广告投放要注意哪些方面?.doc
- 人教版六年级上册数学《圆的认识》说课教学复习课件巩固.pptx
- 西师大版六年级下册数学《圆柱的表面积》圆柱和圆锥教学说课复习课件.pptx
- 苏教版二年级上册数学《8的乘法口诀》表内乘法和表内除法研讨说课复习课件.pptx
- 北师大版一年级下册数学《图书馆》加与减研讨复习说课教学课件.pptx
- 北师大版二年级上册数学《需要几个轮子》2~5的乘法口诀说课教学复习课件.pptx
- 人教版七年级上册数学《余角和补角》教学说课复习课件.pptx
- 人教版九年级上册数学《二次函数y=a(x-h)2+k 的图象和性质》二次函数教学说课复习课件.pptx
- 人教版七年级上册数学《实际问题与一元一次方程》一元一次方程研讨复习说课教学课件.pptx
- 人教版六年级下册数学《反比例》比例研讨说课复习课件.pptx
- 冀教版七年级上册数学《有理数的乘法》研讨说课复习课件巩固.pptx
文档评论(0)