调制型半导体激光电源恒流驱动电路设计

调制型恒流驱动电路设计
恒流电路
实际的恒流电路见图3,基准电压Vr送入运放A1的同相端,该运放控制放大器的导通程度,并由此获得相应的输出电流。该输出电流通过取样电阻Rs产生取样电压,该取样电压经放大后作为反馈电压反馈回电压放大器A1的反相输入端,并与同相输入端的电压比较,通过三极管Q2对输出 电压进行调整,进而对半导体激光器的输出电流进行调整,使整个闭环反馈系统处于动态的平衡中[8]。 调制型半导体激光电源软启动
由于在电源开关开启的瞬间会产生电压、电流浪涌冲击,以及外界干扰产生的浪涌影响都有可能造成半导体激光器的击穿和损坏,因此必须在激光器驱动电路中设计软启动电路,即利用RC电路的充放电,实现时间上的延迟,具体电路如图4所示。开关S1闭合后,电流经电阻R1向电容C3充电,三极管Q基极电压逐渐升高。随着电容的充电以及三极管的导通,输出电压Vo实现了从0到最大的缓慢上升,直到电容充电饱和后,此时电压和电流趋于稳定。当电源断开时,上述过程反向,从而实现电流和电压的缓慢下降。 激光器的软启动时间与充电电容和相应电阻有关,当电容充电趋于饱和时,软启动电路的输出电压可以达到最大。
 
调制型半导体激光电源限流保护
半导体激光器同其他器件一样,都有正常工作电流,如果电流超过这个范围,激光器将会被损坏,因此必须把激光器的工作电流限制在设定范围内[9]。 在图5中,三极管Q2的发射极电压作为反馈电压加在运放A3的同相端,当反馈电压小于限制电压V时,运放A3输出低电平,三极管Q1管导通,此时由三极管Q2输出电压;当反馈电压大于限制电压V时,运放A3输出高电平,三极管Q1截止,此时限制了三极管Q2发射极电流的增加,而被限制在某一特定值上。因此即使控制电压Vr所引起的电流超过设定值,又由于三极管Q1和Q2是串联在一起的,所以总的电流就会被箝制在设定电流值上。
 
调制型半导体激光电源调制信号产生电路
调制信号产生电路由晶体振荡电路和分频电路两部分组成,用于产生频率稳定度高,占空比稳定的方波信号。晶体振荡电路直接由有源晶振产生,振荡频率为1MHz。分频电路由CMOS集成电路4040实现。1MHz脉冲信号经4040分频后,从开关选中的管脚输出一定频率,占空比为50%,幅值为5V的方波信号。经分频后的调制频率分别为256Hz,512Hz,1kHz,2kHz,4kHz,8kHz,16kHz,32kHz,64kHz,128kHz,256kHz,512kHz共12种。电路如图6所示。