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激光電源

LD保護電路設計

星之球激光 來源:電子工程網2012-10-20 我要評論(0 )   

激光 二極管本質上是一個(ge) 半導體(ti) 二極管,按照 PN結 材料是否相同,可以把激光二極管分為(wei) 同質結、單異質結(SH)、雙異質結(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光...

        激光二極管本質上是一個(ge) 半導體(ti) 二極管,按照PN結材料是否相同,可以把激光二極管分為(wei) 同質結、單異質結(SH)、雙異質結(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低,輸出功率高的優(you) 點,是目前市場應用的主流產(chan) 品。同激光器相比,激光二極管具有效率高、體(ti) 積小、壽命長的優(you) 點。

 

  激光二極管的特性  

  激光二極管(LD—Laser diode)是一個(ge) 電流器件,隻在它通過的正向電流超過閾值電流Ith (Threhold current) 時它發出激光。

  為(wei) 了使LD高速開關(guan) 工作,必須對它加上略大於(yu) 閾值電流的直流偏置電流IBIAS

  LD的兩(liang) 個(ge) 主要參數:閾值電流Ith和斜效率S (Slope efficiency)是溫度的函數,且具有離散性。

圖:激光二極管的特性

  限流電路的設計

  這是個(ge) 雙限流電路,兩(liang) 個(ge) 限流電路確保通過激光二極管(LD)電流不會(hui) 超過設定值。具體(ti) 工作原理。

圖:限流控製電路原理#p#分頁標題#e#

  Q1為(wei) P型MOS管,Q2為(wei) N型MOS管。流過Q1的電流通過采樣電路1變為(wei) 電壓信號與(yu) 基準電壓相比較,通過負反饋電路1控製,可使得流過Q1的電流恒定。通過半導體(ti) 激光器LD的電流經過采樣電路2變為(wei) 電壓信號與(yu) 電流調節端電壓相比較,如果流過半導體(ti) 激光器的電流超過設定值,經過負反饋電路2調節使得通過Q2的電流增加,導致通過LD電流減小;流過LD的電流太小,經過采樣電路2、負反饋電路2調節可使得流過Q2的電流變小,導致流過LD的電流變大,如此反複,通過負反饋電路的控製可使得流過半導體(ti) 激光器的電流恒定,這種負反饋過程建立的時間很快。

 

  浪湧吸收電路及慢啟動電路的設計
                               
  浪湧多發生在功率器件開通和關(guan) 斷的瞬間,因為(wei) 這個(ge) 瞬間電路會(hui) 有很大電流流過或者電路中某個(ge) 器件兩(liang) 端會(hui) 有很大的電壓。

圖:浪湧吸收電路及慢啟動電路原理

  這種電路是利用功率器件的開通或關(guan) 斷來強製吸收或隔離浪湧對器件的衝(chong) 擊。這個(ge) 電路作用分三個(ge) 階段:

  1)在使能端電壓為(wei) 低電平階段。使能端電壓為(wei) 低電平,Q3導通,通過負反饋電路1的控製,Q1斷開,強製隔離電源V+對半導體(ti) 激光器LD的衝(chong) 擊;使能端為(wei) 低電平,Q4導通,通過負反饋電路2控製,使Q2導通,這樣即使有浪湧衝(chong) 擊,也會(hui) 被Q2強製吸收,不會(hui) 影響半導體(ti) 激光器LD。

  2)使能端從(cong) 低電平到高電平階段。Q3、Q4斷開。設C1上的電壓從(cong) V+降到基準電壓值所要的時間為(wei) t1,C2從(cong) V+降到電流調節端設定電壓值的時間為(wei) t2。

  調節R5、C1和R6、C2參數可以使得t2mt1。這樣在t1階段,通過負反饋電路1的控製使得Q1慢慢導通,流過Q1電流從(cong) 零直到恒定,這時由於(yu) t2mt1,C2上還有電壓,通過負反饋電路2的控製使得Q2處於(yu) 導通狀態,這樣流過Q1的電流,以及由於(yu) Q1開通產(chan) 生的浪湧電流全部由Q2吸收,然後隨著時間的增加C2電壓慢慢降為(wei) 零,流過Q2的電流慢慢減小,LD上電流慢慢增加直到達到設定值。

  3)使能端從(cong) 高電平到低電平階段。使能端為(wei) 低電平Q3,Q4導通。C1由於(yu) R5存在,電壓從(cong) 基準電壓慢慢升至V+,通過負反饋電路1的控製使得Q1慢慢關(guan) 斷;Q4導通,V+直接給C2充電,電壓迅速升為(wei) V+,通過負反饋電路2的控製使得Q2迅速導通,這樣由於(yu) Q1關(guan) 斷產(chan) 生的浪湧將會(hui) 被Q2強製吸收。

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