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激光二极管与驱动电源

(2013-08-26 10:04:14)
标签:

激光二极管

激光头

杂谈

分类: 激光二极管

  在许多利用光来控制一个过程的应用中,保持恒定的亮度是很重要的。在一些系统中,使用一个简单的 LED 或激光二极管来产生光源,以提供照明,但是,即使进行了初始校准,光源仍会随着时间而退化。随着 LED 老化,其电流对光发射比率会降低,亮度也会下降。如果要始终保持出厂时设置的发射能量,就需要一个控制电路来监控发射,并控制供应至光发射器的电流,以保持输出恒定。这样的配置可应用于光度测定中,以获得精确的亮度;亦可用在控制应用中,以进行伺服装置的精确光学定位;还可用在测试设备中,用于光学参考。

  问:驱动电源中的驱动电路有什么作用?

  答:保护激光二极管。

  在精密仪器应用中,连续波激光二极管的驱动需要恒流源。要正确设计这种驱动器必须小心处理健壮性、稳定性、噪声与其它问题,因而成本高且复杂。比如说一个紧凑型阴极接地激光二极管驱动器,它能防止ESD(静电放电)损坏、上电尖峰、过冲,以及可能由于外部光反馈所致的波动。

  防止ESD损坏和过冲的关键在于NMOSFET的使用,这是一种耗尽型的NMOSFET。断电时NMOSFET导通,将任何有害的ESD分流至地。有电时,比较器会输出一个远低于栅源极关断电压的负电压。因此NMOSFET关断,对驱动电流几乎没有影响,直到激光二极管阳极工作电压超过2.8V的最大额定值。此时,工作电压触发IC5B输出为高,因此使NMOSFET导通,亦将驱动电流旁路到地。现在,电路产生明显的时滞,锁住紧急状态。考虑到NMOSFET有低导通电阻,本电路对过冲抑制的保护优于使用并联齐纳二极管的普通方法。

  光电二极管

  硅光电二极管的构造方式与 PN 结二极管的构造方式相似,不过 层很薄。层的厚度是根据待检测光波长来调节的。光电二极管也具有电容,这同非光电二极管一样,该电容与光电二极管上施加的反向偏置电压成正比。典型值的变化范围为 2-20 pF。 光电二极管具有两个端子--阴极与阳极。光电二极管可用于正向模式(电流从阳极流向阴极)或反向模式(电流从阴极流向阳极)。当在反向模式中使用光电二极管时(阳极为负),与既定频率的照度成高度线性关系,这是一个好处。因为当成线性关系时,构建控制电路会容易很多。

  由于电阻器限制,将电流限制设定约为 1mA。 该晶体管具有约为 100 的电流放大系数, 所以晶体管能提供的最大电流约为 100mA,这将超过微型 SOT-23 封装的热耗散。为防止晶体管中的热逸散,与 LED 或激光二极管串连的电阻器将集电极电流限制为二极管的最大工作值。如果需要更多的电流,应该联合使用具有较大集电极电流的晶体管和诸如 SOT-223 的较大封装。为了限制电路的带宽从而保持稳定,可使用一个与光电二极管电容(大约为 15pFVBIAS 为 1.2)并联的 15pF 电容,使放大器在约 250KHz 处工作。

  如果拥有如上所示的简单运算放大器,为许多不同应用设备创造一个精确的亮度就变得容易了。即使当光发射器老化时,控制环路通过调节 LED 中的电流,也能维持一个恒定的亮度。

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