新型窄脉冲半导体激光器驱动电源的研制

研制了一种新型窄脉冲半导体激光器的驱动电源,包括驱动电路和温控电路两部分。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作开关,为激光器提供一个重复频率高(0~50 kHz)、前沿快(2.2~4.9 ns)、脉宽窄(4.6~12.1 ns)、脉冲峰值电流大(0~72.2 A)的脉冲信号,且输出的激光脉冲波形平滑。对不同的激光器,改变电路中电源电压、电阻、电容参数,可获得不同的重复频率、前沿、脉冲宽度、脉冲峰值电流。温控电路采用高精度的比例积分微分(PID)温控,保证了激光器输出功率和中心波长的稳定。此激光器驱动电源不仅可作为一般高速、窄脉冲半导体激光器的驱动电源,也是大能量、窄脉宽的半导体激光器种子光源的理想驱动电源。     

基于TPS40055控制的新型同步BUCK电路设计

针对传统电源驱动电路启动慢,效率低,工作电流小,而目前光纤激光电源技术进入高集成化、高响应发展趋势的特点,提出了一种基于TPS40055控制的新型同步BUCK电路设计,可实现PWM及电流可调3路直流电源输出,各路电压分别为3.3V、5V、10 V,电流为0～11 A可调,能驱动不同型号大功率光纤激光器工作.从电路总体方案、工作原理、参数设计及优化等方面介绍此新型电源电路设计.结果证明,该设计能提供高效、可靠、稳定的激光器直流电源.     

用于红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源

为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求,文中采用PID控制算法,设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块,具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波,再通过比较器产生方波,同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法,通过深度负反馈控制,实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明,所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能,电流幅度范围为0~1 A;正弦、方波频率范围为1 Hz~1 MHz,三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz~100 Hz,频率分辨率为1 Hz;输出电流线性度为99.93%,长时间输出电流稳定度为0.019 7%。     

交错式单管正激变换的半导体激光器电源研究

为了简化半导体激光器电源的电路结构、提升其电能转换效率、实现输出电流的快速动态响应,采用单管正激变换的并联交错技术,设计出一种2kW单级变换的开关型直流驱动电源。测试并分析了电源的静态特性、动态特性及电能转换效率。结果表明,电源的效率高达85%;输出电流0A～100A的上升、下降时间仅为1ms;满载100A工作时,输出电流的纹波系数仅为0.04%。与两级串联结构的半导体激光器电源相比,电源的效率得以提升,输出电流的动态响应速度迅速,满足激光加工的要求。     

半导体激光管驱动电源设计与实现

为提高半导体激光器光功率输出稳定性,并保证激光器安全、可靠工作,设计了半导体激光器的驱动电源.驱动电源主电路采用同步DC/DC方式,输出效率高;驱动电路可以产生200 kHz触发脉冲,降低了输出电流的纹波,保证激光器输出功率稳定;驱动电路带有过压比较器及过流比较器,保证激光器安全工作.经过仿真和实验表明:该驱动电源在20 A工作时效率迭到85%以上,纹波小于5%.     

基于LDMOS的可调窄脉冲半导体激光器驱动源研究

介绍了一种利用横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)作为开关器件驱动激光半导体的设计方法。通过对半导体激光器驱动电路原理的分析,并结合PSPICE建立射频功率晶体管的电路模型,经过理论分析和计算从而获得更优化的驱动电路;采用高速电流反馈型运算放大器构成电流串联负反馈电路从而得到稳定的输出电流,有效地提高了窄脉冲信号的转换速率和频响特性。实验结果表明,半导体激光器输出电流脉宽20 ns-CW可调,上升和下降时间小于10 ns,幅度最高可达2 A,重复频率为0~10 MHz。实验结果验证了设计思路的可行性,进一步提高了半导体激光器的输出指标。     

基于0.6μm BCD工艺的迟滞电流模LED驱动芯片设计*

基于0.6μm BCD工艺设计了一种高转换效率的迟滞电流模控制的白光LED驱动芯片。该驱动器可工作在6~40V电源电压下,其最大输出驱动电流可达1.0A,最大开关频率可达1MHz,输出电流误差小于?5%,转换效率大于80%。文章重点介绍了芯片内部影响输出电流精度的高侧电流检测电路以及高速比较器的设计,并给出了所设计的迟滞电流模白光LED驱动器的相关仿真和测试结果。     

大功率半导体激光器驱动电源的设计

高能激光系统通常需要多种输出模式的驱动电源,现有电源存在输出模式单一的问题。采用能量压缩技术和电流串联负反馈技术实现了多输出模式半导体激光器驱动电源。分析了特殊设计高输入阻抗差分运算电路作为负反馈网络的工作原理,推导出了精确的参考电压与输出电流的关系式。最后,将所研制的驱动电源应用于国内首台400W工业级光纤激光器系统中,驱动电源实现了0~26A连续可调、稳定度优于0.15‰的连续电流和准连续电流输出。测试结果验证了设计思路的可行性,实现了半导体激光器驱动电源的多输出模式和高电流稳定度。     

基于FPGA脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计

针对激光驱动电路纳秒脉冲宽度无法调节的问题,设计了一种新型的脉宽可调的窄脉冲激光驱动电路。利用FPGA和激光二极管的工作原理,设计并搭建半导体激光器驱动电路。电路采用高速MOSFET作为开关器件驱动激光二极管SPLPL90-3,并利用LTspice仿真软件分析激光驱动电路中电源电压、储能电容和阻尼电阻对驱动脉冲的影响,最终选择最佳的电路参数。当电源电压为150 V,储能电容为1 nF,阻尼电阻为2Ω时,最终输出激光二极管的电流为39.7 A,脉冲宽度6 ns,上升沿3 ns,满足了大电流纳秒脉冲半导体激光器驱动电路的设计要求。     

基于DDS信号生成原理的压电驱动装置电源设计

针对多层叠堆设计的压电驱动装置,需要一种高电压和高频率信号驱动电源。详细介绍了一种采用DDS(Direct Digital Synthesis:直接数字频率合成技术)信号生成原理的设计方案。首先利用FPGA生成不同频率、波形的信号数据,再采用PCM1702实现D/A转换,将信号通过一级运放输出幅值范围0~10 V高质量的电压信号,最后应用二级运放和功率放大电路实现±250V信号输出,波形信号为梯形波,频率最高可达1.5KHz。通过搭建驱动电源测试平台后,验证了采用DDS信号生成原理的驱动电源的有效性和实用性。     

大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计

为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题,设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制,采用硬件比例-积分（Proportional-Integral,PI）温控电路结合恒流驱动,控制半导体制冷器（Thermoelectric Cooler,TEC）的工作电流,实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调,同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic,TTL）信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到0.05℃,同时设定温度连续可调,温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制,满足大功率激光器的使用要求。     

Low power 13 Gbit/s VCSEL current driver in 0.18 μm CMOS for optical interconnection

A design of 13 Gbit/s vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) driver using 0.18 μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology is presented in this paper. The core unit of the driver consists of pre-amplify stage and output stage circuit. Techniques of three stages differential amplifier with low impedance load and active feedback are employed in pre-amplify stage, and technique of C3A is adopted in output stage to acquire low power consumption and high speed. The experimental results show that the circuit can work at the data rate of 10 Gbit/s and maximum of 13.2 Gbit/s. The output modulation current is up to 12.5 mA and the power dissipation is only 68 mW with a 1.8 V power supply.     

大电流长脉宽LD激光器驱动电源的研制

本文主要介绍了一种大电流长脉宽半导体激光器骄动电源的设计方法。根据大功率脉冲型LD的工作特性,作者设计了一套采用L—C串联谐振的恒流充电电路与大功率金属氧化层半导体场效应管（MOSFET）线性控制脉冲放电电路相结合的驱动电源。此电源满足了输出脉冲电流幅值、脉宽、重频、调Q精确延时均方便可调的要求;并且辅助以片上系统（soc）单片机和CPLD为核心的控制电路,使电源电路具有结构简单,控制灵活,精度高等特点;同时结合多路在线实时保护电路,有效保证了LD的安全工作。该电源已经成功应用于“XX装置”预放大器项目。     

一种基于数字逻辑控制的低损耗双半桥驱动芯片

设计了一种集成双半桥和四功率开关的驱动芯片。采用双路对称设计,每一路可单独控制使能、自举和驱动。芯片内部采用高精度的基准源以及LDO电路,同时具有欠压死锁、过压保护和过温保护功能。死区控制可避免上下功率管直通大电流,自举设计可使上功率管的开启电压达到5 V,降低了功率管自身的损耗,使功率管输出达到11.90 V。采用TSMC 0.18μm BCD工艺进行流片。测试结果表明,输出的方波信号幅度为11.96 V/11.95 V,死区时间为60 ns/80 ns,静态功耗低至478μA。     

双环功率控制的突发模式激光驱动器

设计了一款应用于无源光网络（PON）的突发模式激光驱动器及其双环功率控制电路。提出一种电荷补偿和动态偏置电路,减小了激光驱动器电流上升和下降时间,提高了输出电流能力;提出一种双环功率控制的反馈电路,解决了平均功率和消光比随温度变化的问题。基于0.18m RF CMOS工艺完成流片,激光驱动器芯片面积为1 600m800m。测试结果表明,激光驱动器的输出偏置电流和调制电流分别可达90 mA。激光驱动器突发响应开启时间小于2 ns,关断时间小于1 ns,发送数据速率高达2.5 Gbit/s,抖动大小为41 ps。激光驱动器输出平均光功率稳定性为0.26 dB,消光比稳定性为1 dB。该激光驱动器满足了PON系统对激光器的输出功率和稳定性要求。     

大功率半导体激光器驱动电源

根据半导体激光二极管的工作特性，设计了一种以VICOR电源为功率模块，以绝缘栅双极晶体管（IGBT）为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源，该驱民源电路简单，能有效地抑制电源的浪涌冲击，保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线保护机制可实时对半导体激光器工作监控，半导体激光器的慢启动电路、温控电路保证了半导体激光器安全工作。该电源已应用于机载激光雷达样机系统中，通过一年多的使用，半导体激光二极管工作正常，性能稳定可靠。     

全固态激光器的数字式光反馈控制驱动电源

介绍一种采用单片机控制的连续运转无制冷、数字式光反馈稳功率全固态激光器驱动电源,其输出光功率在10mW左右,系统包括恒流源、保护电路、脉宽调制、光电池检测放大电路和高速单片机控制系统等部分,基于光电池检测LD光功率输出的非线性控制曲线产生的误差变化,将特性曲线利用软件的窗口控制算法实现区域控制,进而有效地对LD工作电流进行PID稳态控制和光功率参数显示,结合硬件及软件,实现了激光二极管的可靠保护以及光功率稳定、准确输出及在稳光输出情况下,实现激光器的内外调制输出。     

基于STM32的多功能LED驱动电源

目前大功率LED照明灯具的驱动电源主要使用集成电路作为电源驱动芯片,其扩展性能差、功能少。针对这些问题,作者基于STM32开发了一种多功能LED驱动电源,通过编程可以实现无级调光与自动温控散热两个扩展功能。测试结果表明：在额定电压为30V、额定电流为3.3A的负载下,输入电压从90V~264V变化时,驱动电源输出电压的波动范围为±1.5V,而输出电流波动范围为±0.11A,恒流特性较好,驱动电源的功率因数均值在0.95以上。