半導體激光電源

"e網激光超市提供的數字半導體激光電源以數字集成電路為核心，設計能夠實現智能控制的半導體激光器電源。使用單片機對激光電源進行控制，能簡化激光電源的硬體結構，有效地解決半導體激光器工作的準確、穩定和可靠性等問題。為了實現高的電流穩定度

半導體激光電源的電路組成

半導體激光電源電路部分由：穩壓電路、激光電源脈衝控制電路、脈衝產生電路、保護電路組成。e網激光超市提供的數字半導體激光電源以數字集成電路為核心，設計能夠實現智能控制的半導體激光器電源。

半導體激光器LD工作影響因素

半導體激光器的核心是PN結一旦被擊穿或諧振腔面部分遭到破壞，則無法產生非平衡載流子和輻射複合，視其破壞程度而表現為激光器輸出降低或失效。

造成LD損壞的原因主要為腔面污染和浪涌擊穿。腔面污染可通過凈化工作環境來解決，而更多的損壞緣於浪涌擊穿。浪涌會產生半導體激光器PN結損傷或擊穿，其產生原因是多方面的，包括：①電源開關瞬間電流;②電網中其它用電裝備起停機;③雷電;④強的靜電場等。實際工作環境下的高壓、靜電、浪涌衝擊等因素將造成LD的損壞或使用壽命縮短，因此必須採取措施加以防護。

傳統激光器電源是用純硬體電路實現的，採用模擬控制方式，雖然也能較好的驅動激光，但無法實現精確控制，在很多工業應用中降低了精度和自動化程度，也限制了激光的應用。使用單片機對激光電源進行控制，能簡化激光電源的硬體結構，有效地解決半導體激光器工作的準確、穩定和可靠性等問題。隨著大規模集成電路技術的迅速發展，採用適合LD的晶元可使電源可靠性得到極大提高。

穩流電路

在穩壓或穩流電源中，目前常用的是開關電源和線性電源，由於開關電源的瞬態響應較差、紋波係數較大[2],對瞬態特性和溫度要求較高的半導體激光碟機動電源採用線性電源較為合理。為了實現高的電流穩定度，驅動電路大多採用負反饋的控制方法，原理圖見圖2。工作時，通過電阻電流採樣反饋為驅動電流提供有源控制。方法是在功率晶體管的源極串聯一個採樣電阻RS,用於取樣反饋，該取樣電壓經過I/U轉后，作為反饋電壓與設定電壓進行比較，進而通過調整功率晶體管的電阻大小對輸出電流If進行調整。整個閉環反饋系統處於動態平衡中，以達到穩定電流的目的。輸出電流If與設定的參考電壓Vref的關係可由負反饋原理得到 ,上式只是一個近似的表達，隨著負載的不同和輸入電壓的變化，輸出電流還是有微小的變化，但是由於前置放大器放大倍數很高，使得輸出電流變化很小，穩定度一般能達到10-5量級。實際上，線形穩壓源和穩流源的結構原理基本相同，只是輸出方式的不一樣，即負載的載入方式不同，譬如，在圖2中，如果負載也採樣電阻并行連接，圖2 就成了一個恆定輸出電壓為Vref的穩壓源。同樣的，基於這種方式的穩壓源稍加調整也可作為恆流源。目前，各種可調穩壓器集成晶元技術成熟，產品豐富，因此可以對這種晶元的功能進行擴展以滿足我們的設計要求。

考慮到實際應用情況，如電源體積、輸出電流大小、特別是瞬態響應，我們選用ONSEMI公司的低壓差大電流集成可調穩壓晶元NCP5662,它的瞬態響應比同類穩壓器要快，建立時間1-3us,可承受電流值達2A,具有內部電流限制和熱保護功能等，其功能框圖如圖3所示。圖3顯示的是其穩壓工作的情況，根據前面敘述的原理，對該集成電路進行擴展以將其設計成為一個穩定度很高的恆流源，幾種擴展方法中，實驗證明比較合理的工作方式如圖4所示。先不考慮圖中虛框內的電路，當加電之後，電路開始工作，進入穩態時，由於集成電路內部的反饋作用,R11兩端的電壓始終保持在0.9V,所以,R7兩端的電壓始保持在 ,故流過R7兩端的電流Is由下式確定: 因此，改變R3、R11、R7可以靈活的調整輸出電流的值。按照圖4中各元件的取值，通過計算得到Is=2A,此恆定電流將流過激光二極體到地，由於 NCP5662內部的比較器具有很高的放大倍數，因此，電流的穩定度非常的好。另外，從R11和NCP5662的GND端流出到負載的電流小於4mA,與2A相比影響很小。圖中C8的作用為改善電源的瞬態響應特性。

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