1.2 脈衝(chong) 控製電路

　　脈衝(chong) 控製電路如圖4虛框所示,當脈衝(chong) 控製信號Vpulse為(wei) 低電平時,三極管Q1 截止,其集電極被電源電壓控製在高電平,二極管D5正向導通,因此NCP5662的ADJ端被強製在高電平,這個(ge) 電平值必須高於(yu) 恒定電流流過負載時ADJ端的電平值,讓R11兩(liang) 端電壓遠遠高於(yu) 0.9伏,使得NCP5662內(nei) 部的功率晶體(ti) 管截止,從(cong) 而使流過LD的電流近似為(wei) 零。因此,與(yu) 激光二極管並聯的1K電阻R11的作用是防止截止狀態時激光二極管出現的高阻特性讓ADJ端的電平出現不穩定,當負載呈現一般的電阻特性時,R11可以不要。當Vpulse跳向高電平時,晶體(ti) 管Q1的集電極電位轉向低電平,從(cong) 而瞬間讓ADJ端電位很低,使得R11兩(liang) 端電壓遠低於(yu) 0.9伏,從(cong) 而使NCP5662內(nei) 部的功率晶體(ti) 管導通, ADJ的電位開始上升,最後進入穩定工作階段, 恒定電流流過激光二極管。二極管D5也進入反偏狀態,起隔離作用,直到下一個(ge) 低電平Vpulse控製信號的到來，如此反複，實現了大電流的快速開關(guan) ，這主要得益於(yu) NCP5662的快速響應特性，其本質是因為(wei) 其內(nei) 部集成了高速放大器及高速功率放大晶體(ti) 管。

　　脈衝(chong) 控製電路是整個(ge) 設計中最重要的地方,雖然還有其他方式可實現這一個(ge) 功能,如在負載上串聯一個(ge) 功率MOS開關(guan) ,或在電源端串聯一個(ge) 高邊MOS開關(guan) ,但理論和實驗都證明了這兩(liang) 種方式存在的問題,如電源的穩定性和響應特性都沒有圖4所示的工作方式好。

　　1.3 脈衝(chong) 產(chan) 生電路

　　圖4中的脈衝(chong) 控製信號Vpulse來自脈衝(chong) 產(chan) 生電路[5],脈衝(chong) 產(chan) 生電路如圖5a和圖5b所示。

　　
　　5a為(wei) 該電源內(nei) 部振蕩電路,由7555構成,四個(ge) 與(yu) 非門的作用是選通接受內(nei) 部控製信號還是外部控製信號輸出到Vtrigger,Vtrigger 信號控製所需要的Vtrigger信號的頻率。圖5b是一個(ge) 由555定時器構成的下降沿觸發的單穩電路。該單穩電路的特點是脈衝(chong) 寬度與(yu) 7555定時器5端的電壓成非常好的線形關(guan) 係,這主要得益於(yu) 應用了由放大器LM358和電容C6構成的自舉(ju) 電路[6],因此,這就實現了獨立控製脈衝(chong) 恒流源脈衝(chong) 頻率和脈衝(chong) 寬度的功能,脈衝(chong) 寬度能接受外部電壓信號的控製,如來自溫度傳(chuan) 感器熱敏電阻上的電壓信號。

　　1.4 保護電路

　　由於(yu) 半導體(ti) 激光器對於(yu) 電衝(chong) 擊的承受能力很差,在使用過程中,出現較多的電衝(chong) 擊是電源開啟或關(guan) 斷過程中產(chan) 生的電壓、電流浪湧衝(chong) 擊。所以電源中必須采取保護措施,傳(chuan) 統的保護電路方式很多,如采用慢啟動電路、短路保護開關(guan) 等。在該應用中,該電源是蓄電池供電,供電電壓波動較小,且選用的集成芯片內(nei) 部具有慢啟動、熱保護、尖峰電流限製功能,因此隻需在半導體(ti) 激光二極管兩(liang) 端反向並聯一個(ge) 普通二極管以防止反向浪湧。

　　2試驗結果及分析

　　上述各個(ge) 電路模塊都預先在Pspice A/D上進行了仿真和優(you) 化,最後製作了實物電路,試驗結果達到了預期的設想。當負載為(wei) 純電阻1Ω、脈衝(chong) 控製信號周期1ms、脈寬約40us、R3兩(liang) 端無並聯電容時,R7兩(liang) 端的電壓波形如圖6所示。從(cong) 前麵可知,R7兩(liang) 端的電壓與(yu) 流過負載的電流完全對應,隻差一個(ge) 比例係數。從(cong) 示波器上的看出,恒流脈衝(chong) 的上升時間約2us,下降時間約1us,在同樣的條件下,負載為(wei) 808nm大功率半導體(ti) 激光器時R7兩(liang) 端的電壓波形如圖7所示。前麵負載選用純電阻1Ω的原因是: 2A電流流過激光二極管時,穩態下該激光器的等價(jia) 負載電阻約1Ω,這樣可以更好的對比他們(men) 的工作情況。從(cong) 示波器上可以看出,在上升階段,有一段持續時間約5us的衰減振蕩,這主要是因激光二極管到在達穩態之前,它的阻抗特性變化較大,如寄生電感和電容。從(cong) 電路原理上分析,在R3兩(liang) 端並聯一個(ge) 電容C8是可以消除這種性能的惡化,通過試驗測得,電容取值在1-2nf之間比較合適,電容取值過小，震蕩不能完全消除，取值過大會(hui) 使得脈衝(chong) 緩慢沿著斜坡上升，響應變慢。圖8顯示了電容為(wei) 1nf時R7兩(liang) 端的電壓波形,可見,輸出特性改善了許多。這也說明對於(yu) 恒流源,負載的阻抗特性，如並聯電感、串聯電容對電源輸出的瞬態特性影響很大!在用恒流源驅動半導體(ti) 激光器時要特別注意。
　　

　　
　　電源中大多數電阻電容采用貼片式元件，兩(liang) 層布線，元件雙麵布置，整個(ge) 電源體(ti) 積可以做得非常小,可以達到4cm×4cm×1.5cm, 非常方便的應用於(yu) 如激光測距一類對電源體(ti) 積要求較小的應用中，另外,在6.5v蓄電池供電下,用該電源驅動808nm大功率半導體(ti) 二極管,反複進行開了開關(guan) 測試,激光器工作良好!

　　3 結果

　　基於(yu) 集成穩壓芯片NCP5662,采用最少的器件,設計了低電壓大電流脈衝(chong) 半導體(ti) 激光驅動電源,電源穩定、可靠、體(ti) 積小、控製簡單、脈衝(chong) 寬度和頻率獨立可調。驅動電流2A時,脈衝(chong) 上升時間小於(yu) 4us,下降時間小於(yu) 2us,響應迅速，無過衝(chong) 、反衝(chong) ,達到了機載導彈測距中對半導體(ti) 激光器的電源要求。這也說明了合理選擇成熟的穩壓芯片可以設計功能豐(feng) 富的恒流源。該電源中的設計思路可應用於(yu) 其它脈衝(chong) 恒流源的電源設計中。

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