激光二極管可能在數納秒內(nei) 自行毀壞,因此測試一個(ge) 反饋穩定的激光二極管驅動器的響應和穩定性可能是費用很高的。典型的激光二極管封裝內(nei) 不僅(jin) 有由電流IL驅動的激光二極管,而且還有一個(ge) 光電二極管。激光二極管的前端麵發射在外界起作用的主光束,而後端麵則發射落到光電二極管上的參考光束。
盡管參考光束比主光束弱得多,但是其功率與(yu) 主光束的功率成正比,光電二極管產(chan) 生的電流IP也是如此。通過一個(ge) 精心設計的放大器將光電二極管回接到激光二極管驅動器上,就可以構成一個(ge) 完整的反饋回路,該反饋回路應該能夠使主光束功率保持穩定不變。其奧妙之處就在於(yu) 能確保激光二極管在任何情況下決(jue) 不保持破壞性過載。
激光二極管有一個(ge) 電流閾值(即“拐點”),低於(yu) 此閾值,激光二極管的輻射很弱,而且是非相幹的,光電流IP也是如此。超過了拐點,就發生激光作用,光輸出和光電流就隨著驅動電流的增大而線性增大。
仿真器必須反映這些特性,這種仿真器以一個(ge) TO-92或E型封裝PNP晶體(ti) 管和兩(liang) 個(ge) 電阻器為(wei) 基礎,並用環氧樹脂密封。它可以替代激光二極管,直到電路工作穩定為(wei) 止。製造幾個(ge) 模塊來仿真各種不同額定值的激光二極管是很方便的。
工作時,激光驅動器吸收電流IL,並在R1兩(liang) 端產(chan) 生電壓VS。當VS超過Q1的VBE時,Q1導通並為(wei) 反饋控製電路提供仿真的光電流IP。隨著IL的提高,IP也成比例地線性提高。
作為(wei) 一個(ge) 設計實例,要考慮使用普通激光二極管,其閾值電流(ITH)為(wei) 10 mA,全光輸出時的工作電流(ILMAX)為(wei) 30 mA,滿額功率時的光電流(IPMAX)為(wei) 100 μA。於(yu) 是,R1必須等於(yu) VBE/ITH,即560 mV/10 mA,從(cong) 而得出R1的阻值為(wei) 56Ω。R2則等於(yu) ((ILMAX·R1)-VBE)/IPMAX,即約為(wei) 11 kΩ。將560 mV這一電壓值用作VBE,就會(hui) 使IL和IP之間的關(guan) 係最佳。
將晶體(ti) 管反接(即互換Q1的集電極連線和發射極連線),就會(hui) 產(chan) 生更為(wei) 陡峭的導通閾值電壓(約為(wei) 500 mV),但卻使IP對IL曲線的斜率降低。在本例中,晶體(ti) 管反接要求將R2的阻值減小到約7.5 kΩ。
雖然反接的晶體(ti) 管電路需對電阻器的阻值進行一些試驗才能獲得最佳性能,但卻可提供更陡峭的閾值,因此可以進行更符合實際的仿真。幾乎任何一種PNP雙極性結型晶體(ti) 管(例如ZTX502)都可用作Q1,而將R2的阻值減小30%可以使IP保持在所需的IP標稱值的±5%以內(nei) 。
要注意的是,即使是同一批的產(chan) 品,激光二極管的特性也相差很大,因此使用優(you) 選值電阻器作為(wei) R1和R2不會(hui) 對性能造成什麽(me) 實際的差別。激光二極管的典型正向壓降約為(wei) 2V,因此在全電流下,仿真器電路不應該再降低電壓。此外,仿真器電路的響應也比激光二極管慢,不過,如果反饋電路的工作速度更慢(通常就是如此)的話,仿真器的慢速響應就不會(hui) 有什麽(me) 問題。
適用於(yu) N型激光二極管的仿真器需要一個(ge) NPN晶體(ti) 管,並且要求反接。更複雜的激光二極管可能需要包含電流反射鏡和額外連線的更精巧的電路。如果能夠獲得符合電流源要求的適當電源電壓,就可以將一個(ge) LED與(yu) IL引線串聯聯接,以提供對電路工作情況的視覺指示。把一台示波器接在R1兩(liang) 端,就可監視激光器驅動電流和調製電流。(在這種情況下,“N型”和“P型”不是指激光二極管器件的擴散,而是指公共端的極性。)
轉載請注明出處。