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连续或脉冲输出功率可调LD驱动电源设计

发布时间:2020-07-21 18:41:16 阅读: 来源:滑升门厂家

LD(激光二极管)不仅具有一般激光器高单色性、高相干性、高方向性和准直性的特点,还具有尺寸小、重量轻、低电压驱动、直接调制等特性,因而广泛应用于国防、科研、医疗、光通信等领域。然而,由于LD是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件,对于电冲击的承受能力差,微小的电流波动将导致光功率输出的极大变化和器件参数的变化,这些变化直接危及器件的安全使用,因而在实际应用中对驱动电源的性能和安全保护有着很高的要求。在驱动电源的设计过程中,同时考虑对LD进行安全有效保护,如防止浪涌冲击,慢启动等问题。1 电路结构及原理 LD是依靠载流子直接注入而工作的,注入电流的稳定性对激光器的输出有直接、明显的影响,因此,LD驱动电源需要为LD提供一个纹波小,毛刺少的稳恒电流。该LD驱动电源包括4部分:基准电压源,恒流源电路,脉冲控制电路,保护电路。结构框图如图1所示。

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1.1 基准电压源电路 基准电压源电路构成如图2所示,其作用是为恒流源电路提供一个高精度,低温漂的电压参考,同时,为电路中的集成电路(如光耦合器、运算放大器、反相器等)提供稳定工作电压。

LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路,输出电压范围是1.2~37 V,负载电流最大为1.5 A,使用简单。其工作过程如下:输出电压Vout通过R1、VQ1,对C2充电,开始时VQ1饱和导通,Vout最低(约1.5 V)。随着C2上电压的升高,VQ1逐渐退出饱和并趋于截止,Vout逐渐升高至额定电压。改变R1、C2的常数可改变软启动的时间。改变可变电阻R2的值,可调整输出电压Vout的值。VD1用于关机后使C2上的电荷快速泄放。其输出电压为: 1.2 恒流源电路 为了实现高的电流稳定度,驱动电路大多采用负反馈的控制方法,恒流控制原理如图3所示。稳流电路由基准电压电路、电压-电流转换电路、恒流输出电路和反馈电路组成。电路工作时,基准电压经过适当放大后送入运放A1的同相端,运放A1控制VQ1基极电流的大小,从而获得相应的输出电流,输出电流在取样电阻R上产生取样电压,该取样电压经A2放大后作为反馈电压反馈回电压放大器A1的反相输入端,并与同相输入端的电压进行比较,对输出电压进行调整,进而对VQ1基极的输出电流进行调整,使整个闭环反馈系统处于动态的平衡中,以达到稳定输出电流的目的。

输出电流I与设定的基准电压Vc的关系可由负反馈原理得到: 式中,Vc为基准电压,Ra、Rb为反馈网络中的电阻,R为取样电阻,在理想情况下R、Ra、Rb恒定不变。 由式(2)可知,输出电流I与基准电压Vc呈线性关系。

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