激光二极管驱动电路

激光二极管的驱动电路日期：2021-01-05 来源：字体：大中小当激光二极管流过阈值以上的电流时会产生激光,但温度的变化会影响光输 出量，下列图是光输出量和管芯温度的关系。为了保证激光二极管的光输出量恒 定，在光输出量下降时就要增大正向电流。而光输出量增大时就要减小正向龟流,即需要自动控制电流的大小来恒定光 输出量。下列图是恒流驱动与APCAutomatIC Power ContrOl驱动对于温度变 化的特性，由图中可见恒流驱动时温度变化会影响光输出量，而用APC驱动时。 光输出量与温度无关。电路因为PD的电流与光输出量成正比，故只要保证PD的电流恒定光输出量也就 是恒定值。下列图是 APC 电路的框图。激光射入光电二极管 PD，PD 产生输出电 流，甩电阻将此电流转换为反应电压，该电压与基准电压相等以控制激光二极管 正向电流，就得到了稳定的光输出。O二艸g u o o.匸1连续驱动电路下列图是最简单的APC电路,它是一种负反应电路°Tr2为正向电流控制管， Rld为正向电流限流电阻，基极的33 口 F电容器为软启动电容，稳压二极管确定 基准电压值，激光二极管两端 并接的lF电容用来作过电压保护，吸收过电压, 电源端的22 口 F电容用来旁路过电压及纹波。10kQ电阻是它的放电电阻。电源 电压为3V,用干电池供电。激光二极管的工作电流和光电二极管的输出电流随激光元件的型号而各不 一样，据此再确定外部元件的参数。Rf、Rv是决定光输出调整范围或光电二极管输出电流调整范围的电阻。Rf 决定光电二极管输出电流的最大值，Rv是可变电阻，Rf+Rv决定输出电流的最小 值。首先，确定光输出的调整范围，根据光输出-PD输出特性。求出光电二极管输出电流的范围：Rf+Rv二Vz-Vbe/Im，式中：Vz是稳压二极管的稳压值，Vbe是Trl的基极、发射极间电压，Im是光电 二极管的输出电流。当Rv的值为零时，光电二极管输出电流Im到达最大值。必须限制这个最大 值，以保证激光二极管的光输出不超过自身的额定值，否那么会损坏激光二极管。 决定激光二极管最大正向电流的电阻Rld由下式计算:Rld=VCC-Vop-Vce(sat / Iop，式中：Vcc为电源电压，Vop为激光二极管工作电压，Vcesat为Tr2的集电极 一发射极间饱和压降，Iop为激光二极管的工作电流。电路动作确实认：1基准电压确实认：基准电压为稳压二极管的稳压值2.2V。2光电二极 管正极电位确实认：电路工作正常时。光电二极管正极电位，由稳压二极 管的 稳压值和Tr2的基极一发射极间电压确定，约1.5V。3激光二极管的正向电流： 可以测量电阻Rld两端的压降来推算，也可在电路中串入电流表，确 认流过激 光二极管的正向电流大小是否正常。To050http www. g q- g d d q. com2脉冲驱动电路可以让流过激光二极管的电流脉冲化而实现脉冲驱动。但仍然需要辅以 APC 电路。下列图是这种电路。使三极管Tr3工作在开关状态。激光就被脉冲化。开 关频率一般为数百赫兹。http/www.gu-3完善的驱动电路这是一个通用的驱动电路，其原理框图见下列图。该电路采用了双重负反应控制，外部控制信号为连续週制方式，驱动电压6V15V,驱动电流最大100mA, 限制电流65mA。驱动电路具有以下功能：1恒流驱动的电流负反应，恒光输出的光负反应。2用外部信号发生器对 驱动电流进展控制的电流调制功能。3不超过额定电流的限流功能。4限制开、 关机冲击电流的软开、软关功能。5指示切断电源最正确时刻的LED指示功能。http www.go-gddq.CDm整机电路见下列图 激光二极管选用日立公司的HL6722G,光输出功率5mW, 工作电流小于70mA,工作电压2.7V，波长670nm，内部光电二极管电流3mA。在下列图中。用R1检出流过激光二极管的电流lo,假设Rl两端电压为Vs, 那么驱动电流Io=Vs/Rl。电阻R2检出光输出，假设R2两端电压为Vp,那么光 输出功率Po=2.5Is=2.5Vp/R2。驱动三极管Trl的集电极电阻R4,应由电源电 压V0和激光二极管的最大电流Iomax来决定，见右图。Vcc=Vfmax+R4Xlomax+VceSat+RlXIomax式中：Vfmax =2.7V, Io (max取 70nA, Vce (Sat为 0.5V, Vcc=6V, Rl 取 10Q，那么可 由上式求得R4=30Q，其功率为Q.15W,取0.5W。下列图中IC稳压二极管组 成基准电压发生器。并由VRl设定驱动电流中的 直流成分。R14、R15和C2构成软开、软关的RC电路。使驱动电流或光输出量 在开、关机的5秒钟内缓慢 变化，以防止电源通、断时的突变电流。IClb为 比拟器，把电流检测器的电压Vs和预先设定的关断电压作比拟。当驱动电流在 5.5mA以下时，LED熄灭，表示激光二极管被关断。IClc为同相加法器，把来自 外部信号发生器产生的调制电压Vm与来自ICla的基准电压相加，产生反应控制 的目的值。ICld为误差比拟器，使Vs或Vp始终保持与IClc输出的目的值相一 致。连接在三极管Tl基极的T2用于限制驱动电流，假设Tl、T2的Vbeon为0.65V,那么IoXRl=0.65V时，T2导通，限制了 Tl的基极电流，使Io不能Vcc| 夕盘 i¥f(mox)x2. lofmox 卜 TBniA R4 J !4)tlo(madBlRlidofiwu)GHD超过65mA。该电路调整方法如下：首先把方式选择开关S1置某种反应方式，把Vm端与外部振荡器相连,但振 荡器的输出调到零，并把VRl的中心头调到最下端后，加上vcc,这时一边旋转 VRl，一边监测Vs或Vp，以设定需要的直流工作点Io或P0。注意Vm端阻抗很 高，易受外部干扰，不用外部调制时应将Vm端接地。在使用外部正弦波调制的场合。可用示波器监测Vs或Vp，调整Io使正弦 波被钳位于以直流工作点为中心的上下对称位置，并确认驱动电流被限制在 65mA 以内。如要关断电源，可按下复位开关S2,流过激光二极管的电流徐徐减小，约5 秒钟后降为零，LED熄灭，此时可关断电源。在接通电源时，因复位开关S2未 按下，驱功电流徐徐增加，直至到达稳定的Io或P0值。在用开关Sl改变工作方式时要先断开电源，否那么只要反应电路瞬间开路, 也会造成电流突变而损坏激光二极管。R5、Cl用来吸收可能出如今LD两端的突 变电压。肖特基二极管ISSl74反向电压为3V,当LD两端电压超过3V时，ISSl74 快速击穿，以保护激光二极管LD。4驱动集成电路国产电路型号：EG-04；主要应用产品：弱激光治疗仪LLLT、激光工量 具、激光条码器、远间隔 测量仪器、激光测试仪器。工作电压2.45.25VDC；驱动电流80mA；合适LD波长650nm、520mW； 635nm、510mW:外调制频率O100kHz可调；占空比可调；全程均APC恒功率 控制。保护功能：软启动保护、过流保护、过温保护、监控电路保护、极性反接保 护、瞬态保护。SOP8封装形式，尺寸为5mmX6.2mm，外围元件少，有利于产品的大批量整 体设计。