半导体激光电源

半导体激光器LD工作的影响因素半导体激光器的核心是，一旦PN结被击穿或腔表面被部分破坏，就不会产生不平衡载流子和辐射复合，并且激光输出根据程度减小或无效损坏。 LD损坏的主要原因是腔表面污染和浪涌击穿。
腔体表面污染可以通过净化工作环境来解决，并且更多的损坏是由于浪涌击穿造成的。浪涌可引起半导体激光器PN结损坏或击穿，其原因很多，包括：1电源开关瞬时电流; 2电网中的其他电力设备停止; 3闪电; 4强静电场。
在实际工作环境中诸如高压，静电和浪涌冲击等因素将导致LD损坏或缩短使用寿命。因此，必须采取措施保护它。
传统的激光电源由纯硬件电路实现。它采用模拟控制模式。
虽然它可以很好地驱动激光，但它无法实现精确控制。它降低了许多工业应用的精度和自动化程度，也限制了激光器的应用。
使用单片微控制器来控制激光电源可以简化激光电源的硬件结构，有效地解决半导体激光器的精度，稳定性和可靠性问题。随着大规模集成电路技术的快速发展，通过使用适合LD的芯片，可以大大提高电源的可靠性。
在稳压或稳压电流电源中，通常使用开关电源和线性电源。由于开关电源的瞬态响应较差且纹波系数较大[2]，因此需要具有高瞬态特性和温度要求的半导体激光器。
将线性电源用于驱动电源更为合理。为了实现高电流稳定性，驱动电路大多采用负反馈控制方法。
原理图如图2所示。在工作期间，通过电阻器电流采样反馈为驱动电流提供有源控制。
该方法是将采样电阻器RS与功率晶体管的源极串联连接以用于采样反馈。在I / U旋转之后，将采样电压与设定电压作为反馈电压进行比较，然后通过调节功率晶体管的电阻来调节输出电流。
如果你做出调整。整个闭环反馈系统处于动态平衡状态，以实现稳定的电流。
输出电流If和设定参考电压Vref之间的关系可以通过负反馈原理获得。上述等式仅是近似表达式。
输出电流仍然随负载和输入电压略有变化，但由于前置放大器。高倍率使输出电流变化很小，稳定性一般可达10-5。
实际上，线性稳压源和稳流源具有相同的结构原理，但输出模式不同，即负载加载方式不同。例如，在图2中，如果负载也并联连接到采样电阻，图2是具有恒定输出电压Vref的稳压源。
类似地，基于该方法的调节源可以用作具有微调的恒流源。目前，各种可调稳压集成芯片技术成熟，产品丰富，可以扩展该芯片的功能，以满足我们的设计要求。
考虑到实际应用，例如电源容量，输出电流幅度，特别是瞬态响应，我们选择了ONSEMI的低压差大电流集成可调稳压器芯片NCP5662，它具有比类似稳压器更快的瞬态响应。建立时间为1-3us，可承受高达2A的电流值，具有内部电流限制和热保护功能等。
其功能框图如图3所示。图3显示了其电压调节操作的情况。
根据上述原理，集成电路被扩展以将其设计为具有高稳定性的恒流源。在几种扩展方法中，实验证明是合理的。
工作模式如图4所示。首先，我们不考虑图中虚拟框中的电路。
电源打开时，电路开始工作。当它进入稳定状态时，由于集成电路的内部反馈，R11两端的电压始终为0.9V。
因此，R7两端的电压开始。保持它，因此流过R7的电流由下式确定：因此，改变R3，R11，R7可以灵活地调整输出电流的值。
根据图4中的组件的值，计算Is = 2A。该恒定电流将通过激光二极管流到地面。
由于NCP5662内部的比较器具有高放大系数，因此电流稳定性非常好。 。
此外，从R11和NCP5662的GND端子流向负载的电流小于4 mA，与2A相比影响不大。 C8在图中的作用是改善电源的瞬态响应特性。