功率稳定可调LD驱动电路的设计
功率自适应LD开关电源的设计
关键 词 ： 导体 激 光器 ； 半 开关 电源 ； 率 自适 应 ；Ｉ 法 功 ＰＤ算
中图分 类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ ２８ ４ 文 献标 识码 ： Ｂ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆ ＬＤ ｗｉｃ ｉ ｗｅ ｕ ｐｌ ｔ ｗｅ ｄ ｐ ｉ ｎ ｓ ｔ ｈ ｎｇ ｐｏ ｒ ｓ ｐ ｙ ｗｉｈ ｐｏ ｒ ａ ａ ｔｏ
ｌ ｅ ａ ｉ ｌ ａｓ ｔｒ （Ｇ Ｔ ｕ ｙｌ． ｈ ｘｅｉ ｅｔ ｅｕｔ ｓｏ ａ ｔｅｄｖｌ ｅ ｒ ｅ ｈ ｗ ｒ ｐｅ ａ ｄｇｔ ｂｐ ａ ｔ ｎｉｏ Ｉ Ｂ ）ｄ ｔ ｃｃｅＴ ｅｅｐｒ ｎ ｒｓｌ ｈｗ ｔ ｔｈ ｅｅ ｐ ｄｄｉ ｒ ａ ｌ ｐ ｌ ｔ ｅ ｏ ｒｒ ｓ Ｓ ｙ ｍ ｓ ｈ ｏ ｖ ｓ ｏ ｉ
Ｃ ＨＥＮ Ｒ ｉ ｉ ＭＥ ｕ — ａ ， ＮＧ ｈ ｎ ， ＡＩＪｎ ｋ ＭＡ０ Ｈａ—ａ Ｚ ｘ Ｚ ａ Ｂ ｉ ．ｅ ， ｉｔｏ ， ＨＡＮ Ｊｎ ｌｎ ， Ｇ ｉ—ｏ ｇ （ ． ｃｏｌ ｆ ｈ ｓ ｓａｄＥｅｔ ｎｃ， ｅａ ｎ ｅ ｉ ， ａ ｅｇ４ ５０ ， ｈｎ ； １ Ｓｈｏ ｏ Ｐ ｙｉ ｎ ｌ ｒ ｉ Ｈ ｎｎＵ ｉ ｒ ｔ Ｋ ｉ ｎ ７ ０ ４ Ｃ ｉａ ｃ ｃｏ ｓ ｖ ｓｙ ｆ ２ Ｍ ｎ ｈｎ ｏ ｅｅＨ ｎ ｎＵ ｉ ｒ ｔ， ａ ｅｇ ７ ０４ Ｃ ｉ ） ． ｉＳ ｅｇＣ ｌ ｇ ， ｅ ａ ｎｖ ｓｙ Ｋ ｉ ｎ ５ ０ ， ｈｎ ｌ ｅｉ ｆ ４ ａ
１ 引 言
统 ， 过控 制 ＩＢ 通 Ｇ Ｔ的 占空 比来 控 制 开 关 电 源 的 工
半导体激光器（ Ｄ 以其体积小 、 Ｌ） 价格低、 高效 、 可靠性好、 工作寿命长、 单色可调等优 良特性被越来 越广泛地应用于 国防、 科研、 医疗 、 加工等领域 。但
连续或脉冲输出功率可调LD驱动电源设计
连续或脉冲输出功率可调LD驱动电源设计LD(激光二极管)不仅具有一般激光器高单色性、高相干性、高方向性和准直性的特点，还具有尺寸小、重量轻、低电压驱动、直接调制等特性，因而广泛应用于国防、科研、医疗、光通信等领域。
然而，由于LD 是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，对于电冲击的承受能力差，微小的电流波动将导致光功率输出的极大变化和器件参数的变化，这些变化直接危及器件的安全使用，因而在实际应用中对驱动电源的性能和安全保护有着很高的要求。
在驱动电源的设计过程中，同时考虑对LD 进行安全有效保护，如防止浪涌冲击，慢启动等问题。
1 电路结构及原理LD 是依靠载流子直接注入而工作的，注入电流的稳定性对激光器的输出有直接、明显的影响，因此，LD 驱动电源需要为LD 提供一个纹波小，毛刺少的稳恒电流。
该LD 驱动电源包括4 部分：基准电压源，恒流源电路，脉冲控制电路，保护电路。
结构框图如图1 所示。
1．1 基准电压源电路基准电压源电路构成如图2 所示，其作用是为恒流源电路提供一个高精度，低温漂的电压参考，同时，为电路中的集成电路(如光耦合器、运算放大器、反相器等)提供稳定工作电压。
LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路，输出电压范围是1．2～37 V，负载电流最大为1．5 A，使用简单。
其工作过程如下：输出电压Vout 通过R1、VQ1，对C2 充电，开始时VQ1 饱和导通，Vout 最低(约1．5 V)。
随着C2 上电压的升高，VQ1 逐渐退出饱和并趋于截止，Vout 逐渐升高至额定电压。
改变R1、C2 的常数可改变软启动的时间。
改变可变电阻R2 的值，可调整输出电压Vout 的值。
VD1 用于关机后使C2 上的电荷快速泄放。
其输出电压为：1．2 恒流源电路为了实现高的电流稳定度，驱动电路。
一种大功率LED驱动电路的设计与实现
平 均 电流 控 制 型 Ｌ Ｄ 驱 动 电 路 克 服 了 峰 值 电 流 控 制 型 Ｅ 上； 其次是寿命长， 使用寿命可达 ５万～１ ０万 ｈ 第三是环保 ， ； 其 Ｌ Ｄ驱动 电路可能会 出现 次谐波 振荡等不足 ，具有 以下优 点： Ｅ 频谱 中没有紫外线和红外 线， 热量 低、 无频 闪、 辐射、 无 无污染 ， １平均 电感 电流 能够 高精 度地跟踪 电流编程信 号。（） ２ 不需要 被称 为 “ ｅｎＬ￣ｔ ｇ 。 Ｌ Ｄ作为新一代的照 明光源有着 极 （） Ｇｒ ｉ ｉ ” Ｅ ｅ ｎ 斜 坡 补 偿 。 （） 噪 声性 能优 越 。 ３抗 其光 明 的发 展 前 景 ， 此对 白光 Ｌ Ｄ 驱 动 电路 的研 究有 重要 的 因 Ｅ
ｓ ｅｉ ｕＦ ｎ ｎ ｊ ｅ ｘ ｙ
一
种 大功率 Ｌ Ｄ驱动 电路 的设计 与实现 Ｅ
宋坚 波 汪 宋 良
（ 波城 市职 业 技术 学院 信 息技术 学 院 ， 江 宁波 ３５０ ） 宁 浙 １１０
摘
要 ： 合 Ｌ Ｄ驱 动 电路 的相 关理 论和 大 功率 背 光源 用 Ｌ Ｄ 驱 动 电路研 究 现状 ， 结 Ｅ Ｅ 分析 了基 于 ｘ Ｔ ｏ Ｌ ６４大 功率 Ｌ Ｄ驱 动 电路 的 设 Ｅ
理论意义和应用价值 。
１３ 单 级 单 开 关 型 Ｌ ． ＥＤ 驱 动 电路
在 大 屏 幕 液 晶 电视 和 液 晶显 示 器 中 ， 光源 耗 电量 所 占 的 背
１ 大 功 率 背光 源 用 Ｌ ＥＤ 驱 动 电 路 研 究 现 状
比 重 是 最 大 的 。如 果 Ｌ Ｄ驱 动 电路 采 用 直 流 供 电 ， 要 求 液 晶 Ｅ 就
半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验
半导体激光器LD恒流源调制电路的设计
与实验
概述
半导体激光器（LD）是一种重要的光电器件，广泛应用于通信、医疗和雷达等领域。
恒流源调制电路在LD的驱动中起到关键
作用。
本文将探讨半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验。
设计原理
半导体激光器的工作需要稳定的电流源来实现恒定的激发电流。
恒流源调制电路通过控制输入信号和反馈电路的结构来实现恒流输出。
常见的调制电路设计方法包括共射极电路、共基极电路和共集
极电路。
实验步骤
1. 确定实验所需元器件，包括半导体激光器、恒流源电路、反
馈电路、电源等。
2. 根据实验需求选择合适的调制电路设计方法，如共射极电路。
3. 根据调制电路设计方法，搭建实验电路。
4. 进行实验前的参数调整和校准，确保实验的准确性和稳定性。
5. 施加输入信号并观察输出结果，记录实验数据。
6. 对实验数据进行分析和处理，评估恒流源调制电路的性能。
7. 针对实验结果进行必要的改进和优化，提高恒流源调制电路
的稳定性和效果。
结论
本文探讨了半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验步骤。
恒流源调制电路的设计对于半导体激光器的驱动具有重要意义，能够实现稳定恒流输出。
根据实验结果，可以进行进一步的改进和
优化，提高调制电路的性能和稳定性。
参考文献：
注：以上内容仅供参考，请根据实际需求进行修改和完善。
大功率LD的线性驱动电路
大功率LD的线性驱动电路摘要: 介绍了一种大功率LD的线性驱动电路，该恒流源电路采用功率MOSFET作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流，正向电流0-10A连续可调，纹波峰值10mV，输出电流的短期稳定度达到1 ×10 - 5，具有限流保护，防浪涌冲击，缓启动的功能。
实际应用在一掺Yb光纤激光器的泵浦中，结果表明该驱动电路工作安全可靠。
Abstract:This paper introduces a power driving circuit for LD. It adopts power mosfet as adjust device and current negative feedback to ensure costant current driving with a adjustable forward current 0-10A range and ripple of less than 10mV. This circuit also owns functions of maximum current limitation and slow start.it get application as pump source for a Yb doped optic fiber laser and experimental result prove its operation is reliable and safe.关键词: LD; 驱动电路; 功率MOSFET1.引言：半导体LD激光器具有高单色性、高相干性、高方向性和准直性的特点,还具有尺寸小、重量轻、低电压驱动、直接调制等优良特性,广泛地应用于国防、科研、医疗、光通信等领域[1]。
LD是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件,微小的电流将导致光功率输出变化和器件参数(如激射波长,噪声性能,模式跳动)的变化,驱动电路的目的是为LD提供一个干净的稳恒电流，线性恒流源方式电路结构简单，元器件少，无高频开关噪音干扰，缺点在于mosfet工作于线性区，热损耗较大，实际使用时须选择合适的mosfet以减小热损耗。
功率稳定可调LD驱动电路的设计
在精密光电检测领域中，光源的微小波动会引起被测量的较大偏移，从而产生较大的测量误差。
如在半导体薄膜特性检测中，常常需要检测薄膜反射比以求解出其它光电学参量。
由于薄膜增长的缓慢（0.1mm 级/秒），反射比变化非常小，在这种情况下，对于光源稳定性的要求非常高，达到0.1%。
稳定光源在光纤测量中像电子电路测试时用振荡器作为信号源一样，要求发出高稳定、光功率可调的光信号。
稳定光源是急待开发的光纤系统测试仪器中的一种重要的基础设备。
国内一些学者对稳定激光光源作了一些研究。
有的设计方法使激光器注入电流稳定，并配合使用温控电路。
这种方法虽然对稳定性有一定提高，但对其它影响因素缺乏考虑，不是一种闭环的控制系统。
有的对光功率的调节只使用模拟的积分调节，由于积分控制对稳态误差的消除作用是靠对误差的积累产生的，故反映不灵敏，且会使系统稳定裕量下降，超调增大，一般不单独使用。
这种方法的共同步是模拟调节。
本文设计一种对输出光功率进行闭环数字PID调节的激光二极管（LD）驱动电路。
该电路使用高精度14位A/D、D/A转换器，理论上对光功率的0.01%变化均可调节，且驱动电流最小节量<0.01m A，同时可精确设置初始驱动电流（光功率）。
驱动电路设计1 激光二极管封装及参数常见激光二极管封装有两种形式：共阳极与共阴极型（图1 (a)所示）。
LD 和监测激光器背向输出光功率的PIN光电二极管封装在一起。
这里，LD采用SANYO655nm红光激光二极管，封装形式为共阳极（LD的正极与PD（光电二极管）的负极连接在一起）。
LD最大输出光功率为30mW，阈值电流为40mA(25℃),工作电流量大为110mA。
PD的监测电流Im与激光器的输出功率P0在温度不变的情况下成线性关系（图1（b）所示），这为后面控制电路的设计提供了依据。
2 电路原理光电二极管的监测电流经差分放大后变成一个电压量，经高精度A/D转换器采样量化后送入单片机，与单片机内监测电压参考值（在设定功率条件下，监测电流经差分放大后变成的电压量的数字表示）之间作差，产生电压偏差信号；再对偏差信号进行PID运算，运算结果经D/A转换及电压-电流（V-I）变换后，成为LD的驱动电路。
一种高精度LD功率自动控制系统设计
０ ２ ４ ６ ８ １ ０ ｍ Ａ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ
３
３
图 ２ Ｌ 的 Ｉ Ｐ特 性 Ｄ —
ＰＤ
ＬＤ
Ｐ Ｄ
激光二极管的阀值 电流ຫໍສະໝຸດ 输出功率受 温度的影响较 明 显
３控 制 系统 结构
本 控 制 系 统 的结 构 框 图如 图 ３所 示 。
共 阳 极
器 的精 度 直 接 影 响 控 制 系 统 的 控 制 精 度 。数 字 信 号 送 到
收 稿 日期 ：２ １ 一 ｌ ２ ００ Ｏ 一 ７
自动 化
Ｄ Ｐ处 理 器 ，将 其 与需 要 的输 出光 功 率 对 应 的 数 值 电 压 值 Ｓ 进 行 比较 ，调用 ＰＤ算 法 处 理 ，然 后 通 过 Ｄ 转换 。 通 过 Ｉ Ａ
２Ｌ Ｄ及 其 性 能
为 了 方 便 自动 功 率 控 制 ，一 般 激 光 管 由 Ｌ 和 监 测 其 Ｄ 背 向光 输 出光 功 率 的 Ｐ Ｎ光 电二 极 管 集 成 ，其 封 装有 两 种 Ｉ 形 式 ：共 阴 极 与 共 阳 极 。
如 图 １所 示 ，Ｌ 管 与 ＰＮ 光 电 二 极 管 Ｄ Ｉ （ Ｄ）有 一 个 Ｐ
电 压转 电流 电路 模 块 ，将 处 理 后 得 到 的 电压 值 转 换 为 激 光
电路 的 设 计 ，且 ｌ ２位 的 转 换 精 度 能 够 检 测 到 输 出 光 功 率 ００ ％的变 化 ．使 系 统 有很 高 的灵 敏 度 。 ． ２
ＤＡ模 块 选 用 ＡＤ公 司 的 ＡＤ７ ３ ２ ７，它 是 有 双 通 道 ， １ ２
二
： ．２ Ａ，有 ０ ｍ ０
很 高 的控 制 精 度 。
３３ Ｌ ＿ Ｄ驱 动 电 路
半导体激光器LD开关电源驱动电路的设计和实验
半导体激光器LD 开关电源驱动电路的设计和实验开关电源相比线性电源它的转换效率高、电能利用率高，但纹波系数较大，本节将讨论半导体激光器在开关电源驱动下特性分析，并设计出一款稳定的半导体激光器的开关电源驱动电路。
首先应从半导体激光器工作特性出发，分析出开关电源驱动半导体激光器所应具备的条件，而结温、结电压、结电流是直接决定半导体激光器的工作特性的参量，因此分析开关电源驱动半导体激光器的特性、实际就是分析在开关电源驱动下半导体激光器结温、结电压、结电流这三者之间的关系。
1 恒流模式下的结温与工作特性研究根据半导体物理学理论，PN 结在小注入条件下的正向电流与电压近似满足下式：0exp qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭很明显，正向电流和PN 结的节电压不是线性关系。
当载流子大注入时即半导体激光器满足载流子反转，开始向外输出激光时的工作条件，PN 结的电流-电压特性将会发生变化，不在遵从电流和PN 结结电压之间的关系式。
因为P 区为阻止空穴的扩散维持电中性，必然建立一个电场，成为自建电场，这样势必使加载在PN 上的结电压有一部分电压加在P 区。
此时PN 结的电流和结电压的关系公式需加以修正：0exp 2qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭()320exp 2g E I f T T kT -⎛⎫= ⎪⎝⎭I ：正向电流；0I ：反向饱和电流；U ：pn 结正向电压；T ：绝对温度；k ：波尔兹曼常数； q ：为基本电荷电量；其中g E 为温度为0K 时的禁带宽度。
又由()K f T T =，函数()T f 含有32T -，这样K 是一个与温度无关的量，当半导体结在恒流状态时，PN 结的结电压和温度的关系如下式：()2g E kT U InK InI q q=--()2dU k InK InI dT q=-- 由上式可得，在恒流模式下结电压与温度是成线性变化的，随着温度的升高结电压是减小。
当工作在恒流模式下时，dU dT 是恒定的，说明半导体工作在横流模式下的输出状态影响因素少，整个工作状态易于控制。
基于恒流二极管的小功率LED驱动电路设计
ｄ ｃ ｅ ｓ ｇｔ ｅ ｉｈ ｆ ｔ ． ｅｒ ａ ｉ ｇ ｔ ｎ ｈ ｌ ｏ ｒ ｅ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｃｒ ｕ ｔ ｎ ｙ ｔｍｓ ｗｈ ｔ Ｅ ｄ ｉ ｅ ｉ ｕ ｔ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｕａ ｉ ｅｄ ｏ ｅ ｃ ｐ ｃｔｎ ｅｂ ｃ ； Ｅ ａｒ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉ ａ ｄ ｓ ｓｅ ； ｉ Ｌ Ｄ； ｖ ｒ ｒ ｉ ｕ ｒ ｎ ｇ ｌｔ ｄ ； ａ ａ ｉ ｃ ｕ ｋ Ｌ Ｄ ｒａ ｃ ｓ ｅ ｒ ｃ ｃ ； ｒ ｖ ｉ ａ
０ 引 言
近 几年 ，Ｌ Ｄ 的发光 效率 增长 １０倍 ，成本 下 Ｅ ０ 降了 １ ０倍 ，广 泛用 于背光 、信 号显 示 、照 明等 领 域 。在 Ｌ Ｄ 光源 及 市场开 发 中，极具 发展 与应用 Ｅ 前 景的 是 白光 Ｌ Ｄ， 用作 固体照 明器件 的经济性 Ｅ 它 显 著，且 有利 于环保 ，正 逐步取 代 传统 的 白炽 灯 。
ＴＨＥ ＤＥＳ ＧＮ Ｆ ＬｏＷ Ｗ ＥＲ Ｉ ｏ ＰＯ ＬＥＤ ＤＲＩ ＶＥＲ Ｓ ＢＡ ＥＤ Ｎ ｏ ＣＵＲＲＥＮＴ
ＲＥＧ ＵＬＡＴＩ ＶＥ ｏＤＥ ＤＩ
Ｙ１ Ｊｅ Ｉ ｕ ． ｎ ， Ｌ ＵＱ ａ ，ＷＡＮ Ｎ ，Ｑ ＵＹ ｎｆ ｇ Ｉ ｉｏ ｉ ｅ ＧＹ ｉ
ｄｏ ｅ Ｉ ｉ ｐ ｗ ｒｄｗ ｔ Ｃ ｐ ｗｅ ｎ ｕｐ ｔ ｏ ｖ ｌ ｇ ｎ ｏ ｓ ｎ ｕｒｎ． ｉ ｐｙａｊｓ ｔｅｃｍｐ ｎ ｎ ｉｄ ．ｔ ｓ ｏ ｅｅ ｉ Ａ ｏ ｒａ ｄｏ ｔｕ ｗ ｏｔ ｅａ ｄｃｎ ｔ ｔ ｒ ｔ Ｓｍ ｌ ｄｕｔ ｈ ｏ ｏ ｅｔ ｈ ｌ ａ ａ ｃ ｅ
流 ，只需调整 电路中部分元件 参数 即可恒流驱动不 同功率 Ｌ Ｄ 灯组 。这种设计方案在传统电容 降压驱动 电路基 Ｅ 础上 引入 了恒流二极管 ，保证 了驱动源低压恒流输 出。负载小功率 Ｌ Ｄ采用交叉 阵列方式连接 ，降低 了灭灯率 。 Ｅ 关键字 ：电路与系统 ；白光 Ｌ Ｄ；驱动 电路 ；恒流二极管； 电容降压；Ｌ Ｄ 阵列 Ｅ Ｅ 中图分 类号 ：Ｔ １ ． Ｎ３ ２８ 文献标识码 ：Ａ Ｄ ：０ ９ ９ ．ｓ．６４８ ８ ．０００ ．１ ＯＩ ． ６￣ｉ ｎ１７ —０ ５ １．５ ８ １３ ｓ ２ ０
ld驱动电路设计
ld驱动电路设计
在LD（激光二极管）驱动电路设计中，通常需要满足以下要求：
1.提供稳定的电流：LD需要稳定的电流才能正常工作，因此驱动电路应具备恒流源的特性，能够提供稳定的电流。
2.快速响应：LD通常需要快速启停，因此驱动电路应具有快速响应能力，以满足LD的启停要求。
3.电压控制：为了调整LD的功率和调制其输出光束，驱动电路应具有电压控制功能。
通过调整驱动电压，可以改变通过LD的电流，从而控制其输出光束的功率和调制。
4.温度控制：LD的工作性能受温度影响较大，因此驱动电路应具有温度控制功能。
通过监测LD的温度，驱动电路可以调节其输出电流或电压，以保持LD的工作温度稳定。
5.保护功能：为了防止LD过热或过流而损坏，驱动电路应具备保护功能。
当检测到LD的工作状态异常时，驱动电路应能够自动减小电流或关闭电路，以保护LD免受损坏。
总之，一个合格的LD驱动电路设计应该考虑以上几个方面，以满足LD的工作要求和确保其可靠、稳定的工作状态。
如需更多信息，建议咨询电子工程专家或查阅电子工程相关书籍。
功率稳定可调LD驱动电路的设计
国内一些学者对稳定激光光源作了一些研究" 有的 设 计 方 法 使 激 光 器 注 入 电 流 稳 定 9 & " %: ! 并 配 合 使 用 温 控 电路" 这种方法虽然对稳定性有一定提高!但对其它影 响 因 素 缺 乏 考 虑 !不 是 一 种 闭 环 的 控 制 系 统 " 有 的 对 光 功 率 的 调 节 只 使 用 模 拟 的 积 分 调 节 9 ’: ! 由 于 积 分 控 制 对 稳态误差的消除作用 是靠对 误差 的积 累产生 的 !故 反映 不 灵 敏 !且 会 使 系 统 稳 定 裕 量 下 降 !超 调 增 大 !一 般 不 单 独使用" 这两种方法的共同点是模拟调节" 本文设计一 种 对 输 出 光 功 率 进 行 闭 环 数 字 +;, 调 节 的 激 光 二 极 管 ’ 5, $ 驱 动 电 路 " 该 电 路 使 用 高 精 度 ’$ 位 4 1, & , 14 转 换 器 ! 理 论 上 对 光 功 率 的 !"!’ 8 变 化 均 可 调 节 ! 且 驱 动 电 流 最 小 调 节 量 <!"!’24 ! 同 时 可 精 确 设 置 初 始 驱 动 电 流’光 功率 $"
功率自适应LD开关电源的设计
功率制算法。 （7）对电路的原理图和测试结果进行实验分析，得出结论。 关键词：半导体激光器，开关电源，功率自适应，PID 算法
II
ABSTRACT
ABSTRACT
With its small size, low price and high efficiency, good reliability, long working life and excellent color adjustable feature ，Laser diode (LD) is more widely used in national defense, scientific research, medical, processing and other fields. With the wide spread application of semiconductor laser, its drive power requirements are increasing. The traditional power semiconductor lasers are generally driven by linear power supply, while this kind of bulky power has conversion efficiency and low power consumption. Therefore, the use of switching power supply which has been developed as the drive power of emiconductor laser e shows its more advantage. Traditional LD asks the drive power to provide the corresponding constant current drive according to its own different requirements of to realize his stable power output.If you want to provide different specifications of the LD power-driven, we need to change the output of the adjustment drive power power.Then, the accuracy is not only difficult to control, but also let the work itself becomes complicated. A design of laser Diode (LD) driver based on switching power supply with power adaption is introduced, which uses the single chip microcomputer as control center, combined with external hardware system and PID algorithm, can realize the constant current drive and power adaptive adjustment of the LD by changing the insulated gate bipolar transistor (IGBT) duty cycle of switching power supply. As the experiment results show, this drive circuit has a low ripple factor, high efficiency, and the stability of optical power output is better than 0.5%, which can meet the practical needs of LD. This design uses a microcontroller to receive data through the A/D conversion, and compared with the parameters set, then the results are sent to the D/A converters, control the interface circuit like LCD display and keyboard, and the controllability of the system has been realized. The module design method is used in the hardware Circuit design, and there are constant current source circuit, V/I conversion circuit, power sampling circuit, and the D/A converter circuit. And in connection with the delicate nature of the semiconductor laser, we also designed specifically to add the protection of electrical, temperature control unit and a soft-start circuitry to ensure the semiconductor laser work stablely, accurately, reliablely and
大功率半导体激光器驱动电源保护电路方案
大功率半导体激光器驱动电源保护电路方案1 引言半导体激光器（LD）具有体积小、重量轻、转换效率高、工作寿命长等优点，在工业、军事、医疗等领域得到了广泛应用。
LD 是以电流注入作为激励方式的一种激光器，其使用寿命、工作特性在很大程度上取决于所用驱动电源的性能好坏。
设计一个符合LD 技术要求、性能稳定、工作可靠的驱动电源是十分必要的。
近年来，有不少科研单位研究开发了一系列LD 用电流源，保证了LD的正常工作。
半导体激光器本身的性质决定其抗浪涌冲击能力差，这就要求驱动电源的稳定度高，浪涌冲击小，因此驱动电源中需要各种保护电路以满足实际要求。
通常用慢启动电路、TVS（瞬态抑制器）吸收电路、限流电路等来防止浪涌冲击及电流过大。
但大功率半导体激光器的工作电流较大，并且半导体激光器比较脆弱，传统的慢启动电路、TVS 吸收电路不能很好地满足实际要求。
本文在参考各种实用的保护电路基础上，设计出应用大功率器件强制吸收或隔离浪涌冲击和双限流保护电路，有效地保护半导体激光器不被损伤，具有较好的实际应用前景。
2原理分析2.1半导体激光器损坏机理分析在正常条件下使用的半导体激光器有很长的工作寿命。
但在不适当的工作条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。
统计表明，半导体激光器突然失效，有一半以上的几率是由于浪涌击穿。
因而如何保护半导体激光器，延长半导体激光器的使用寿命是研制大功率半导体激光器驱动电源保护电路的重要问题。
主要应考虑：1）激光器必须工作在限制电流以内，一个安全可靠的限流电路是不可缺少的。
2）为了防止驱动电源浪涌冲击，必须有比较强的浪涌吸收电路。
3）由于激光器是一种敏感的电流元件，所以驱动电流不能直接加在激光器两端，慢启动电路对激光器的防护也是必不可少的。
2.2传统保护电路的特点1）在隔离变压器的原边和副边加上TVS器件，利用其高速响应特性抑制过高的电网浪涌电压和雷电感应电压。
这种措施比较有效，但受限于TVS的响应速度，如果响应速度达不到要求那就不能很好抑制浪涌冲击。
半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验
半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验这款半导体激光器的恒流源驱动电路，是根据实际的项目需求进行设计的。
项目要求是半导体激光器得根据探测距离，能改变输出光功率，这就要求半导体激光器的驱动电路输出的电流是可调的，这样现阶段几种半导体激光器驱动电路中只有恒流源驱动电路可以做到这一点，实现这种功能是通过改变恒流源电路的基准电压而实现的。
进行恒流源驱动电路的设计的方法是在先仿真的基础上进行的，项目所需要的恒流源驱动电路的设计参数是恒流源输出电流是0-1A可调。
1 恒流源软件仿真为精确仿真出结果，为以后的设计提供理论依据，选用的电路仿真软件是NI公司的Multisim10软件，该款软件经历几代的发展，功能不断的完善，其数据库包含常用的所有元器件，能进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真，其仿真结果的准确性高，能为设计提供设计依据。
恒流源仿真结果恒流源仿真电路选取了单电源供电的集成运放LM2900N、功率管IRF540、供电的电源电压是9V，为测量电路输出的电流，将万用表调整到电流档串联到电路中进行测量，以上图可见、设计的电路是很简单的。
集成运放U2B的作用是将采样电阻所测得电压反馈回输入端，通过集成运放U2A与输入端的基准电压进行比较。
恒流源仿真电路是一款很经典恒流源电路，具有的优点是电路稳定性很高、这款恒流源电路在基准电压不变的情况下，可以很容易的进行恒流源输出电流大小的调整，因为只需要调整电阻R3、R3的阻值即可。
仿真结果显示，当将采样电阻的阻值选为1欧姆、R3R4?13、基准电压选取为2V时，仿真结果得到的电流是1.5A。
在仿真过程中、通过选取不同的基准电压和R3、R3的值可以得到不同的电流值，这样仿真结果为实际的电路设计提供很好参考依据。
为了进一步简化恒流源驱动电路的设计、又作了如下的设计仿真。
选取的功率管是IRF530、采样R1的阻值为1欧姆、选取的电压比较器是单电源供电的集成运算放大器LM2900N，在电路仿真中，可以看见当基准电压选为1V、采样电阻为1欧姆时，恒流源的输出电流是0.9A，这与理论推导的结果完全一样。
LED可调驱动电路电源设计
LED可调驱动电源课程设计院系：年级专业：姓名：指导教师：学号：日期：LED驱动电源课程设计一、设计规格1、设计一个恒流LED驱动电路，电流值为350mA2、设计一个调光电路，PWM波的占空比由20%~80%可调3、整个驱动电路有9V供电4、LED电压4-8V5、电路效率90%二、设计过程1、画原理图2、原理描述A、555芯片构成的PWM脉宽调制电路PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。
PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。
PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。
以下为PWM工作原理:Reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。
当电路通电时，Pin2(触发点)接脚是低电位，因为电容器C2开始放电。
这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。
当第3接脚到高电位时，电容器C2开始通过R1和对二极管D2充电。
当在C2的电压到达+V的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。
当第3接脚到低电位，电容器C2起动通过R1和D1的放电。
当在C2的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。
Pin5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。
电容器C2通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。
充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。
工作区间仅随R1做变化。
PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C2的数值。
公式：频率(Hz)=1.44/(R1*C2)B、HV9910B构成的恒流驱动电路HV9910B是PWM高效率LED驱动IC。
它允许电压从8VDC一直到450VDC而对HBLED有效控制。
半导体激光管LD的电源电路图设计
半导体激光管LD的电源电路图设计半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。
在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。
此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。
二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。
随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。
为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。
并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。
1系统构成装置输入电压为24V，输出最大电流为20A，根据串联激光管的数量输出不同电压。
如果采用交流供电，前端应该采用AC／DC作相应的变换。
该装置主要部分为同步DC／DC变换器，其原理图如图1所示。
Vin为输入电压，VM1、VM2为MOSFET，VM1导通宽度决定输出电压大小，快恢复二极管和VM2共同续流电路，整流管的导通损耗占据最主要的部分，因此它的选择至关重要，试验中选用通态电阻很低的M0SFET。
电感、电容组成滤波电路。
测量电阻两端电压与给定值比较后，通过脉冲发生器产生相应的脉宽，保持负载电流稳定。
VM1关断，快恢复二极管工作，快恢复二极管通态损耗大，VM2接着开通续流，减少系统损耗。
2工作原理VM1导通ton时，可得：电流纹波为：VM1关断，电流通过VD续流，接着VN2导通。
由于VM2的阻抗远小于二极管阻抗，因此通过VM2续流。
VMl、VN2触发脉冲如图2所示。
图2中td为续流二极管导通时间。
二极管消耗的功率为P=VtdI0。
一般快恢复二极管压降0．4V，当电流20A时，二极管消耗功率为0．8W。
如采用MOSFET，则消耗的功率将小很多。
本实验采用威世半导体公司的60A的MOSFET，其导通等效电阻为0．0022Ω。
当电流为20A时，消耗功率约为0．088W。
LD的建模及其驱动电路
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子科学与技术0803班指导教师：工作单位：信息工程学院题目：LD的建模及其恒定功率驱动电路的设计初始条件：具较扎实的光电子的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备光电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用PSpice 进行电路的建模。
要求完成的主要任务：1. 采用PSpice建立LD元件模型；2. 设计LD恒定功率驱动电路；3. 完成课程设计报告。
时间安排：1．2011年6月24日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2．2011年6月25日至2011年7月7日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2011年7月8日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)2LD的工作原理和特性 (2)2.1LD发光机理分析 (2)2.2LD输出特性 (2)2.3LD的调制和背光耦合 (3)3 LD驱动电路的设计 (4)4 LD的建模 (6)5总结体会 (9)参考文献 (10)附录建模的语言描述 (11)摘要半导体二极管具有单色性好、方向性好、体积小、光功率利用率高等优点，但是，光功率输出受外界环境变化的影响较大。
因此，本文针对半导体激光光源的工作原理和特性，设计了一种简单可行的自动功率控制(APC)驱动电路，通过背向监测光电流形成反馈，实现恒功率控制。
并且，引入了慢启动电路，防止电源电压的干扰，使二极管不会受到每次开启电源时产生的过流冲击，延长了二极管的使用寿命。
经实验验证，该电路解决了二极管在使用中输出功率不稳定的问题，其稳定度优于0.5%，达到了较好的稳流效果。
关键词：半导体二极管，建模，驱动电路AbstractSemiconductor lasers with good color, good direction, small size, high optical power efficiency advantages, however, optical power output by a greater impact of changes in the external environment. Therefore, this laser light source for the working principle and features, designed a simple and practical automatic power control (APC) driver circuit, formed by back-monitor photocurrent feedback to achieve constant power control. Also, the introduction of the slow-start circuit to prevent interference with the supply voltage, the laser will not be generated each time you turn the po wer off when the current impact of extending the laser life. The experimental verification of the circuit in use to solve the laser output power instability, the stability better than 0.5%, to a good steady flow results.Key words: Semiconductor lasers, Modeling, Driving circuit1绪论激光二极管本质上是一个半导体二极管，按照PN结材料是否相同，可以把激光二极管分为同质结、单异质结（SH）、双异质结（DH）和量子阱（QW）激光二极管。
一种新型LD驱动电源的设计
一种新型LD驱动电源的设计
李大勇;于海鹰;索琳;苏美开;袁晓宁;李琪
【期刊名称】《信息技术与信息化》
【年(卷),期】2012(000)006
【摘要】本文详细介绍了半导体激光器驱动电源的工作原理,分别对基于晶体管、场效应管和专用芯片的驱动电源进行分析,对三种驱动电源进行了比较,并设计了一种基于DC/DC转换芯片的可调式激光器驱动电源,该电源输出恒流范围为0-4A,工作性能可靠、稳定,具有较大的应用价值.
【总页数】5页(P100-104)
【作者】李大勇;于海鹰;索琳;苏美开;袁晓宁;李琪
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种新型可调光调色LED灯具驱动电源设计方案 [J], 刘广海
2.一种新型原边反馈反激式数字控制LED驱动电源设计∗ [J], 顾星煜;史博文;赵保付;欧阳亦可;徐申;孙伟锋
3.一种新型超声电机的驱动电源设计 [J], 牛德森;李有光
4.一种新型高效LED驱动电源设计 [J], 李帆; 沈艳霞; 张君继; 赵芝璞
5.一种新型的高性能LED驱动电源设计 [J], 周园; 沈艳霞
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自动化与仪器仪表
!"# 电 路 模 块 选 型 及 计 算 !"#"! 差 分 放 大 模 块
由 图 + !:" 可 见 # 监 测 电 流 很 小 # 尤 其 当 激 光 器 输 出 功 率 ;+4#< 时 $ 如 果 把 监 测 电 流 通 过 一 电 阻 接 入 放 大 器 # 则 由 于 放 大 器 的 输 入 阻 抗 太 小 以 及 电 阻 的 温 漂 问 题 #使 放 大 器 的 输 入 电 压 受 温 度 影 响 非 常 大 # 从 而 导 致 09= 转 换 器 的输 入不准 确$因 此在设 计中 应该 消除或 减小 环境温 度 对 09= 转 换 器 输 入 的 影 响 $ 设 计 中 使 监 测 电 流 与 参 考 电 流通过一个由四个阻值及温度系数均相等的高精度电阻 组 成 的 电 桥 电 路 #这 样 温 度 的 影 响 会 在 相 减 中 减 小 $ 放 大 器 采 用 >. 公 司 的 高 输 入 阻 抗 精 密 差 分 放 大 器 ./0++1 # 其 原理图如图 ’ 所示$
+;= 光 电 二 极 管 封 装 在 一 起 % 这 里 ! 5, 采 用 >4=?@ A##72 红 光 激 光 二 极 管 ! 封 装 形 式 为 共 阳 极 ’ 5, 的 正 极
与 +, ’ 光 电 二 极 管 $ 的 负 极 连 接 在 一 起 $ % 5, 最 大 输 出 光 功 率 为 %!23 ! 阈 值 电 流 为 $!24 ’ &# ! ) $ ! 工 作 电 流 最
自动化与仪器仪表
功率稳定可调 $% 驱动电路的设计
西 安 电 子 科 技 大 学 技 术 物 理 学 院 *B’!!B’胡志敏 林晓春 严绍辉 安毓英
摘 要 ! 功 率 稳 定 可 调 的 激 光 二 极 管 ! 5, " 在 精 密 光 电 检 测 和 光 纤 通 信 系 统 中 应 用 广 泛 # 介 绍 了 一 种 单 片 机 控 制 激 光 二 极 管 输 出 功 率 的 方 法 $ 针 对 >4=?@ %!23 红 光 5, 设 计 了 驱 动 电 路 $ 其 驱 动 电 流 在 ! " ’!!24 之 间 可 调 $ 最 小 可 调 量 <!"!’24 # 单 片 机 片 内 对 监 测 电 流 偏 差 进 行 了 +;, 调 节 运 算 $ 使 激光二极管输出功率稳定# 关 键 词 ! 功 率 稳 定 可 调 激 光 二 极 管 单 片 机 驱 动 电 路 +;, 调 节
!=I ? $+ ! +6+ ! J + ! + C "K +)6*7
图 1 电压9电流的转换电路
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程 电 流 为 +*4#0 $ 由 于 H= 正 常 工 作 时 # 其 压 降 为 (8 左 右 # 所 以 这 样 设 计 驱 动 电 流 最 大 值 不 会 超 过 +44#0 # 对 H= 可 以 起 到 保 护 作 用 $ 故 驱 动 电 流 在 4 # +44#0 之 间 可 调 $ 由 上 式 可 见 # 最 大 驱 动 电 流 可 以 通 过 调 节 "K 的 大 小 来得到 #设计 灵活性 较大 $ 此 外 # 电 路 中 单 片 机 与 计 算 机 间 通 过 LI(’( 串 行 口
0 M / C? 0- M / C! 0! M / C! 0& M / C
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式 ! ) " 即 为 离 散 化 的 位 置 型 3.= 编 程 公 式 # 一 般 采 用 浮 点 运 算 $ 当 ,3 & ,! & ,& 分 别 给 出 且 存 放 在 指 定 的 内 部 L0D 中 时 # 则 完 成 式 ! ) " 位 置 型 浮 点 运 算 3.= 运 算 程 序 的 流 程 图 如 图 * 所 示 ! 初 始 化 程 序 设 置 初 值 使 1 M / "+C
差分放大
41, 转 换
参数 设定
! 驱动电路设计
!"! 激 光 二 极 管 封 装 及 参 数
常见激光二极管封装有两种形式(共阳极与共阴极 型 ’ 图 ’ ’ 6 $ 所 示 $ % 5, 和 监 测 激 光 器 背 向 输 出 光 功 率 的
监测 电流
存储器
单片机
计算机
,14 转 换
电压1电流转换
+C # 微 分 项 输 出 为 % 0& M / C ? ,& N 1 M / C " 1 M / "+CO # 那 么 式 ! 1 "
可写成%
!"#"# 电 压 % 电 流 转 换
由 于 上 述 =90 转 换 器 的 输 出 无 缓 冲 # 故 采 用 运 放 与 场效应管组成的共源放大电路$ 其中运放对输出有缓冲 作用$ 图 1 电 路 中 $+ 为 =90 的 输 出 电 压 # 场 效 应 管 的 漏 极 " 源 极 的 电 流 ! 即 H= 的 驱 动 电 流 " 为 %
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共阳极型
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共阴极型
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测量中像电子电路测试时用振荡器作为信号源一 样 ! 要 求 发 出 高 稳 定 & 光 功 率 可 调 的 光 信 号 9’: " 稳 定 光 源是急待开发的光纤系统测试仪器中的一种重要的 基础设备"
1 M / C? $-K%P " $- M / C
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为 程 序 设 计 方 便 # 将 式 !1 " 作 进 一 步 改 进 # 设 比 例 输 出 为 % 03 M / C ? ,-1 M / C # 积 分 项 输 出 为 % 0! M / C ? ,!1 M / C ! -! M / "
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为了实现编程#将上式写成离散化#可写出第 / 次 采 样 式 3.= 的 输 出 表 达 式 为 N *O %
0 M / C? ,- 1M / C! ,! " 1 M 2 C! ,& N 1 M / C" 1 M / "+CO
图 ’ 监测电流的差分放大电路原理图
$ 数 字 &’( 调 节
3.= 调 节 器 控 制 结 构 简 单 # 参 数 容 易 调 整 # 不 必 求 出
被 控 对 象 的 数 学 模 型 便 可 调 节 $ 其 输 入 )M*C 与 输 出 +@*C !+ " 间 的 关 系 为 N 1O %
其 中 # 参 考 电 流 !$%& 可 由 另 一 ./0++1 和 230)4( 得 到$ 放大器的输出电压可由下式计算%
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进 行 通 信 # 采 用 的 LI(’( 收 发 器 为 D0E’(’( $ 计 算 机 通 过 串 口 可 对 H= 的 初 始 驱 动 电 流 & 参 考 监 测 电 压 进 行 设 置 # 还 可 以 对 3.= 数 字 调 节 器 的 比 例 & 积 分 & 微 分 系 数 进 行 设 定#这 样可 以方 便快捷 地整 定出调 节器 的参 数 $ 存储 器中 存 放 一 些 设 定 参 数 以 及 暂 存 3.= 运 算 的 中 间 结 果 $
$4 ? @ !$%& " !# A ! " ! @+!*479 "BC !"#"$ 模 % 数 及 数 % 模 转 换 器
0 9= 转 换 器 选 用 美 信 公 司 的 D0E+4)( # =90 转 换 器
选 用 模 拟 器 件 公 司 的 0=***+ # 它 们 都 是 +1 位 的 串 行 转 换 器#适 合于 对速度 要求 不 是 很 高 的 场 合 $ 转 换 器 的 片 选 信 号 & 时 钟 线 及 数 据 线 直 接 同 单 片 机 的 用 户 口 3+ 相 连 $ 转 换 器 的 位 数 决 定 了 检 测 控 制 电 路 的 分 辨 率 $ +1 位 转 换 器 可 把 1 64F)8 量 程 的 电 压 量 化 成 (+1 份 # 所 以 调 整 差 分 放 大 器 的 增 益 使 其 输 出 电 压 最 大 值 达 到 09= 转 换 器 的 满 量 程 电 压 # 则 理 论 上 对 于 光 功 率 变 化 +9( 均 可
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式 中 #1M/C 为 第 / 次 采 样 式 的 偏 差 值 $ 设 监 测 电 压 设 定 值 为 $4K%P # 差 分 放 大 器 第 / 次 输 出 的 采 样 值 为 $4 ! / " # 则%