二极管激光器恒流驱动电源
&&&&激光二极管驱动器图4～图6电路都是等幅(CW)的激光器，主要用于医学方面的使用。激光驱动器图4电路则来自一台UPC条线代码扫描器。& &&&&在抄画过程中恐有些错误。激光二极管组件(LD和PD)的类型和指标也未知。& &&&&这些设备可得到的输出功率或许局限于大约1毫瓦，但是这些电路应该适于典型的3到5毫瓦可见光的激光二极管(假定具有相同LD和PD的极性．或者适合不同极性装置的修改)。& &&&&出现在后面的电路设计．我或许推荐“激光二极管电源2”作为通用简单而且稳定的电路。它不要求任何特别的芯片或者其他难于获得的部件。不过，我将增加一个反极性保护二极管(即．IN4002)与电源的正极输入端串联。& &&&&一个性能提高并包括印制电路板的设计版本请见萨姆的激光二极管激励器(SG-LD1)部分的叙述。& &&&&一个非常基本和高功率激光二极管驱动电路应包括两个开环——没有光反馈以及可以对输出强度实现1024电平编程的电路。& 东芝激光二极管电源(TO-LD1)& &&&&实际激光驱动器的电路图4～图6都和萨姆的激光二极管激励器(SG-LD1)非常类似．东芝提供的基本设计有点像命名的应用注释：“TOLD92XX系列可见光激光二极管的驱动电路实例”。东芝激光二极管驱动器图解被kent&C誊绘并作了电路描述。原理图如图4。& &&&&这个电路虽然缺乏一些电路的保护特征，但从下面你可清楚看到，这是一个核心设计。& &&&&激光二极管电源1(RE-LD1)& &&&&这是来自Scandditronix“Diolase&1”的激光线条发生器电路(见图5)，这台装置主要用作为病人在医学诊断和辐射治疗敷用。实际上并未雕刻这位病人。只是投射红的激光条于病床上的病人．通过调整位置在其皮肤表面辅以治疗而已。& &&&&这个装置从一墙壁电源适配器供电，电压是6～9v特直流。& &&注意．在这个电路内使用犬电容滤波。需要的变化将是允许这个电路被人以适合的速率调制。& &&&&请注意：& &&&&l评估电容器C4的容量。& &&2．电位计R3应在6kΩ测量。& &&3．LM431并联稳压器设置成为2.5&v基准电压。一个2.5&v齐纳管或者甚至一可见光LED也能被使用。& &&4.测得的电源电流在150&mA(包括未显示的LED的功率)。& & 5.晶体管类型似乎不是关键性的。&&&&&&激光二极管电源2(RE-LD2)&&&&这是来自Scanditronix“Diolase&2”．类似于Diolase&1的激光线条发生器。在激光二极管电源1(RE-LD1)已有叙述，但是包含一对二极管激光器模块，通常用以调节来生产一条水平和垂直的激光线。它看起来是一种改进的设计，包括一软起动(斜波提升)电路和与激光二极管串联的电感器。同样，它实际上仍从6V～9V&DC运行。& &&&&因为这两台装置都是来自同一公司生产，我以为．精致部分会增加——作为改进以前产品的可靠性问题——事实上，我最近发现．我跟踪那个装置的电路简图仍然没有我想& 象的那样好。& 有趣的是．在输人端．没有任何反极性保护措施——我不知道为什么会省去!至少，C1和Q1，如果电源被反向连结，可能将使机器冒烟。不过jonsinger在他的电路图中把它们加进他的重画版本了。这就是这里所示的图6。& &&&&Q1的作用是用于软起动。它的输出基于R1&*&C1的时间常数来使电压逐渐增加的。& &&&&Q2是反馈晶体管，并且可通过跨在R3+R6两端反映光敏管监视器电流的电压降与VR1上基准电压实现比较。& &&&&Q3则是LD的驱动器。& &&&&注意．在这个电路内使用大电容滤波。需要的变化将是允许这个电路被人以适合的速率调制。& 注释：& 1．电容器C3容量标记为n47．这非常小。或许应为47nF(470pF).& 2．电容器C4容量标记为10n，这很小，或许应为10nF(0.01uF)。& 3．电感器标记为红～黑～黑～银，或许应为20uH。&&&& 4．电位计R6设置不能测量。& 5．LM431并联稳压器设置成为2.5V参考电压。任一2.5V齐纳管或者甚至一可见光的LED也能被使用。&&6．晶体管类型似乎不是关键性的。 本网注：其实这样的电路可能已经算是过时了，用运放来做负反馈控制激光器的电流更好，而且现在的运放这么便宜。
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请教 100毫瓦左右的激光二极管驱动器电路的问题
发表于1年前
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&span>之前我用的是LED灯，然后用的是MOSFET驱动器+MOSFET驱动LED灯。现在要换成激光二极管，我看了一些激光二极管驱动电路，发现主要都是恒流源驱动，或者是用专用的驱动芯片。但是现有的我看了下MAXIM的激光驱动芯片，频率都太高了，我最高的TTL调制频率是5M以下。我能直接用MOSFET方案直接驱动激光二极管吗？还是说需要换成恒流源驱动？有好的恒流源驱动方案吗？&/span>&br>&span>& & & & 谢谢 ！&/span>&/p>&div style=&clear:&>&/div>" />
请教 100毫瓦左右的激光二极管驱动器电路的问题
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之前我用的是LED灯，然后用的是MOSFET驱动器+MOSFET驱动LED灯。现在要换成激光二极管，我看了一些激光二极管驱动电路，发现主要都是恒流源驱动，或者是用专用的驱动芯片。但是现有的我看了下MAXIM的激光驱动芯片，频率都太高了，我最高的TTL调制频率是5M以下。我能直接用MOSFET方案直接驱动激光二极管吗？还是说需要换成恒流源驱动？有好的恒流源驱动方案吗？& & & & 谢谢 ！
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状元68861分
亲；不同用途和特性的激光二极管，驱动模式不一样。所以；用啥方案需要按实际确定。
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榜眼22515分
直接电阻限流，MOS驱动也是可以的，最终的效果，可以用电流探头观察流过发光管的电流波形来判断。
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探花10140分
恒流源驱动。
如果解决了问题，请点击下角，&这问题已被解答&。这是对回答问题者最大的鼓励。
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演讲人：陈智鸿时间： 10:00:00
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演讲人：张清刚时间： 10:00:00
预算：小于￥10,000预算：小于￥10,000
一种激光二极管精密驱动电路
[导读]0 引言半导体激光器自上世纪60年代问世以来，历经半个世纪的发展，由于其一系列突出的优点，如体积小、价格低、转换效率高、易调制、可靠性高、辐射波长范围宽等，在通信、传感、激光加工、医疗等众多领域得到了广泛
半导体激光器自上世纪60年代问世以来，历经半个世纪的发展，由于其一系列突出的优点，如体积小、价格低、转换效率高、易调制、可靠性高、辐射波长范围宽等，在通信、传感、激光加工、医疗等众多领域得到了广泛的应用，成为目前世界上使用量最大的激光器种类。相比于其他类型的激光器而言，半导体激光器具有其自身的一些特点，如腔长较短、品质因子较低、固体增益介质受载流子浓度变化的影响很大;特别是阈值电流附近，注入载流子浓度的瞬态变化会造成自发发射光场相位的波动;以及由于半导体激光器内不完全的粒子数反转所产生的自发发射光子会增加场强的波动，等等;这些特点使得半导体激光器的激光线宽相对较宽，频率受电流和温度等环境因素影响显著，这些特点制约了其在某些精密测试领域中的应用，如精密干涉测量与计量、高分辨率光谱等等。这也使得针对半导体激光器线宽压窄和稳频技术的研究成为热点。
频率稳定的窄线宽半导体激光器在原子和分子光谱学、激光冷却、光通讯、光传感器、激光干涉、激光拉曼光谱、气体分析和检测等众多领域有着广泛的应用前景。开展半导体激光器稳频和线宽压窄首先需要解决其精密驱动问题，为此，本电路在保持其较小体积的前提下，通过采用专用恒流和恒温控制芯片结合数字控制技术，对半导体激光器的注入电流和工作温度进行实时监测和精密控制，使半导体激光器频率稳定性得到很大的改善，有望在今后半导体激光器线宽压窄和稳频技术中得到应用。
1 精密驱动电路设计
从工作方式和特性研究可知，激光二极管是一种高功率密度且具有极高量子效率的器件，电流微小的变化将导致激射波长的明显变化和其他器件参数(如输出光功率、噪声性能、模式稳定度等)的变化，同时，激光二极管的PN结受温度影响较大，温度的微小变化将不仅影响到半导体激光器的出射波长、输出功率及阈值电流等特性，还会增大激光输出噪声，甚至影响激光器的正常工作。同时，由于存在较大损耗，激光二极管的一部分电功率会转化为热量，若不采取恒温散热措施，激光器的寿命会大大缩短。基于上述考虑，本文所设计的精密驱动电路主要包括恒流(恒功率)和恒温两大模块，其结构如图1所示。
设计中，为了使激光二极管工作性能(如工作波长和输出光功率)稳定，要求驱动电路分别能对温度和电流进行精确的监测和控制;而且，为了保证整个驱动电路的安全运行，要求电流控制模块具备过流保护、防止浪涌冲击、延时软启动等功能。此外，为能实现对激光二极管的工作温度和工作电流进行设定和实时监控，电路还设计有以单片机为核心的中心处理模块，由该模块(需带有AD和DA转换功能)实时控制和监测激光二极管各项参数性能，如工作温度、注入电流、光功率等。对激光二极管一类的小型元件进行温度控制，最常用热电制冷器(Ther
mal Electric
Cooler，简称TEC)。TEC的制作基于帕尔贴效应，即电流流过两种不同导体的界面时，会向外界释放热量或从外界吸收热量的现象。
2 电路器件选型
根据上述设计方案，进行各器件选型和电路设计。首先是中心控制模块，根据其功率要求，本电路中选用C，该型号单片机是完全集成的低功耗混合信号片上系统型MCU，同时C是目前单片机中价格相对较低的，而且从其时钟频率和扩展性能来讲，都要好于普通的单片机，且完全可以满足驱动电路数据采集、系统控制等应用的要求。更为重要的是，C具有如下重要接口：12位多通道AD
C、可编程增益放大器和2个12位DAC。
电路中的恒流控制模块选用鞍山核心电子有限公司的ATLS100MA103。该芯片是一款专为驱动激光二极管的电子芯片，其体积小巧、免散热片，具有超低噪音(&2
&A)、大电流(100mA)、高精度(&0.1%)、高稳定性(&100ppm/℃)、全屏蔽等特点。芯片内部包含了限流器、温度传感器、关断和软启动电路、电流传感器及低噪声驱动器，具备软启动功能。满足电路对激光二极管电流控制的要求。
电路中的恒温控制模块同样选用鞍山核心电子有限公司的产品，型号为TECA1-5V-5V-D。该芯片是专为驱动TEC而设计的一种小款电子芯片，具有体积小巧、零电磁干扰等特点。TECA1-5V-5V-D控制器的温度控制电路是一种基于闭环负反馈原理的温控技术，它通过负反馈减小输出值与设定值之间的偏差，从而达到对温度的实时、精确控制的目的。基于TECA1-5V-5V-D芯片，本文设计了温度控制电路，电路采用+5V供电，理论效率&90%，最大输出电流2.5A，温度稳定性可优于0.01℃甚至达到0.001℃。
为了满足电路在数据采集和控制的要求，单片机C作为驱动电路数据采集和控制的微处理芯片，可以通过接头连接下载器下载程序，用以控制单片机工作，AD和DA转换接口分别连接电流控制芯片和温度控制芯片，用以设置和监测输出电流和工作温度，单片机可通过串口将所测量的激光二级管参数发送给计算机进行接收和显示。
3 电路测试及结果分析
电路设计制作完成后，进行实验测试，以验证其工作性能。实验中选用的激光二极管是日本SANYO公司生产的GaAlAs红光激光二极管DL-
，中心波长635nm，额定输出功率5mW，阈值电流20mA。结合激光二极管的热传导方式，本文设计了一套温度控制装置，它由紫铜热沉、铝制散热片、导热硅胶、TEC和热敏电阻等组成。如图3所示，激光二极管通过绝缘导热硅胶固定在热沉上面，附着在热沉上的热敏电阻将温度反馈回温控芯片，温控芯片控制TEC对热沉制冷并通过散热便能够间接地实现对激光器的温度控制。通过调节安装在激光二极管前的准直透镜可以改变输出激光的发散角，将整个温控装置安装在光学调整架并放置在稳定的光学平台上，激光二极管、热敏电阻和TEC的导线连接驱动电路。由于电流和温度的控制精度最终反映在激光二极管的频率(或波长)稳定度上，在完成电路的制作及相关参数设定后，即可用该电路驱动激光二极管测试其频率稳定度。
实验中，激光二极管的波长稳定度采用加拿大EXFO
Burleigh公司生产的WA&1500型波长计进行测量，其绝对精度可达到&0.2&10-3nm。将激光二极管开启预热，待稳定工作后，把激光耦合到波长计中，此时激光二极管输出单模激光，测量其中心波长。当激光器工作于恒温、恒流模式时，其激光频率稳定度取决于驱动电路的性能，因此可以通过测量激光器频率的稳定度反演出驱动电路的性能。以1Hz的频率连续500s测量输出激光的波长，得到的实验结果如图4所示。
图4中图(a)为测量得到的数据与拟合曲线图，图(b)为对数据处理得到的残差曲线，经过对测量数据的分析可知，500s内，激光波长测量的平均值为637.4nm，均方差为2.4&10-4nm，根据拟合曲线得到激光波长的漂移量为7.2&10-4nm。实验中使用的SANYO公司中心波长为635nm的半导体激光器的波长-电流系数为0.01～0.02nm/mA，波长-温度系数为0.2nm/℃，由此计算得到电路的电流稳定性为1.2～2.4
&10-2mm，温度稳定性为1.2&10-3℃。
本文详细介绍了所设计制作的激光二极管数字式驱动电路，本电路以单片机C为控制核心，结合激光二极管专用恒流控制芯片ATLS100MA103和温度控制芯片TECA1-5V-5V-D，可实现对激光二极管注入电流和工作温度的高精度控制。结合635nm激光二极管的实际测试表明，本电路驱动下的激光二级管输出激光波长稳定度达到了10-4nm量级，折算成电流和温度的稳定性分别为1.2～2.4&10-2mA和1.2&10-3℃。本电路可用于半导体激光器稳频和线宽压窄研究，亦可用于腔衰荡测量系统等。
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