雷射二極體保護電路的設計原理

2020-12-03 OFweek維科網

　　雷射二極體本質上是一個半導體二極體，按照PN結材料是否相同，可以把雷射二極體分為同質結、單異質結（SH）、雙異質結（DH）和量子阱（QW）雷射二極體。量子阱雷射二極體具有閾值電流低，輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。同雷射器相比，雷射二極體具有效率高、體積小、壽命長的優點。

　　雷射二極體的特性　　

　　雷射二極體（LD—Laser diode)是一個電流器件，只在它通過的正向電流超過閾值電流Ith (Threhold current) 時它發出雷射。

　　為了使LD高速開關工作，必須對它加上略大於閾值電流的直流偏置電流IBIAS

　　LD的兩個主要參數：閾值電流Ith和斜效率S (Slope efficiency)是溫度的函數，且具有離散性。

圖：雷射二極體的特性

　　限流電路的設計

　　這是個雙限流電路，兩個限流電路確保通過雷射二極體（LD）電流不會超過設定值。具體工作原理。

圖：限流控制電路原理

　　Q1為P型MOS管，Q2為N型MOS管。流過Q1的電流通過採樣電路1變為電壓信號與基準電壓相比較，通過負反饋電路1控制，可使得流過Q1的電流恆定。通過半導體雷射器LD的電流經過採樣電路2變為電壓信號與電流調節端電壓相比較，如果流過半導體雷射器的電流超過設定值，經過負反饋電路2調節使得通過Q2的電流增加，導致通過LD電流減小；流過LD的電流太小，經過採樣電路2、負反饋電路2調節可使得流過Q2的電流變小，導致流過LD的電流變大，如此反覆，通過負反饋電路的控制可使得流過半導體雷射器的電流恆定，這種負反饋過程建立的時間很快。

　　浪湧吸收電路及慢啟動電路的設計
                               
　　浪湧多發生在功率器件開通和關斷的瞬間，因為這個瞬間電路會有很大電流流過或者電路中某個器件兩端會有很大的電壓。

圖：浪湧吸收電路及慢啟動電路原理

　　這種電路是利用功率器件的開通或關斷來強制吸收或隔離浪湧對器件的衝擊。這個電路作用分三個階段：

　　1）在使能端電壓為低電平階段。使能端電壓為低電平，Q3導通，通過負反饋電路1的控制，Q1斷開，強制隔離電源V+對半導體雷射器LD的衝擊；使能端為低電平，Q4導通，通過負反饋電路2控制，使Q2導通，這樣即使有浪湧衝擊，也會被Q2強制吸收，不會影響半導體雷射器LD。

　　2）使能端從低電平到高電平階段。Q3、Q4斷開。設C1上的電壓從V+降到基準電壓值所要的時間為t1,C2從V+降到電流調節端設定電壓值的時間為t2。

　　調節R5、C1和R6、C2參數可以使得t2mt1。這樣在t1階段，通過負反饋電路1的控制使得Q1慢慢導通，流過Q1電流從零直到恆定，這時由於t2mt1,C2上還有電壓，通過負反饋電路2的控制使得Q2處於導通狀態，這樣流過Q1的電流，以及由於Q1開通產生的浪湧電流全部由Q2吸收，然後隨著時間的增加C2電壓慢慢降為零，流過Q2的電流慢慢減小，LD上電流慢慢增加直到達到設定值。

　　3）使能端從高電平到低電平階段。使能端為低電平Q3,Q4導通。C1由於R5存在，電壓從基準電壓慢慢升至V+,通過負反饋電路1的控制使得Q1慢慢關斷；Q4導通，V+直接給C2充電，電壓迅速升為V+,通過負反饋電路2的控制使得Q2迅速導通，這樣由於Q1關斷產生的浪湧將會被Q2強制吸收。

相關焦點

  • 雷射二極體原理
    雷射二極體原理——如何檢測　　Ⅰ：阻值測量法：拆下雷射二極體，用萬用表R×1k或R×10k檔測量其正、反向電阻值。若測得正向電阻值已超過50kΩ，則說明雷射二極體的性能已下降。若測得的正向電阻值大於90kΩ，則說明該二極體已嚴重老化，不能再使用了。　　Ⅱ：電流測量法：用萬用表測量雷射二極體驅動電路中負載電阻兩端的電壓降，再根據歐姆定律估算出流過該管的電流值，當電流超過100mA時，若調節雷射功率電位器，而電流無明顯的變化，則可判斷雷射二極體嚴重老化。
  • 一種雷射二極體精密驅動電路
    ，要求電流控制模塊具備過流保護、防止浪湧衝擊、延時軟啟動等功能。此外，為能實現對雷射二極體的工作溫度和工作電流進行設定和實時監控，電路還設計有以單片機為核心的中心處理模塊，由該模塊(需帶有AD和DA轉換功能)實時控制和監測雷射二極體各項參數性能，如工作溫度、注入電流、光功率等。對雷射二極體一類的小型元件進行溫度控制，最常用熱電製冷器(Ther mal Electric Cooler，簡稱TEC)。
  • 半導體雷射控制器電路原理分析
    打開APP 半導體雷射控制器電路原理分析 工程師飛燕 發表於 2018-07-03 10:07:00 把關鍵元件（如高性能晶振、SAW濾波器、光放大器、雷射二極體）的本機溫度限制在窄範圍內，可以提高電子系統的精度，一般需要將溫度控制在0. 1℃內，雷射器的工作精度才能很好地保持在0. 1nm內。
  • 穩壓二極體工作原理、應用電路、過壓保護電路介紹
    穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更高的穩定電壓。二、穩壓二極體工作原理穩壓二極體的伏安特性曲線的正向特性和普通二極體差不多，反向特性是在反向電壓低於反向擊穿電壓時，反向電阻很大，反向漏電流極小。但是，當反向電壓臨近反向電壓的臨界值時，反向電流驟然增大，稱為擊穿，在這一臨界擊穿點上，反向電阻驟然降至很小值。
  • 雷射二極體基本工作原理
    二、雷射二極體本質上是一個半導體二極體，按照PN結材料是否相同，可以把雷射二極體分為同質結、單異質結（SH）、雙異質結（DH）和量子阱（QW）雷射二極體。量子阱雷射二極體具有閾值電流低，輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。
  • 基於80C52的光電二極體陣列驅動電路設計
    光電二極體陣列屬於多通道檢測器件，因其具有體積小、單片集成信號讀出電路、光譜響應寬等特點，可廣泛應用於各類多通道光譜檢測系統，目前大多數光電二極體陣列多採用現場可編程邏輯器件控制光電二極體時序電路的產生，會造成資源上的浪費。本文採用一片單片機80C52就能夠完成包括光電二極體時序的產生、ADC採樣及數據傳輸處理整個過程，解決了採用現場可編程器件資源浪費的問題，節省了成本。
  • 整流濾波電路和鉗位保護電路的設計
    本文介紹輸入整流濾波器及鉗位保護電路的設計，包括輸入整流橋的選擇、輸入濾波電容器的選擇、漏極鉗位保護電路的設計等內容，講解圖文並茂且附實例計算。橋式整流濾波電路的原 理如圖1（a）所示，整流濾波電壓及整流電流的波形分別如圖l（b）和（c）所示。　　最後總結幾點：　　（1）整流橋的上述特性可等效成對應於輸入電壓頻率的佔空比大約為30％。　　（2）整流二極體的一次導通過程，可視為一個「選通脈衝」，其脈衝重複頻率就等於交流電網的頻率（50Hz）。
  • 穩壓二極體的原理,具體應用電路又是什麼樣的?
    這就是穩壓管穩壓原理。所以我們應用的就是他的反向特性。，從伏安特性曲線可以看出，反向擊穿後，電流理論上可以變得很大，但是由於二極體本身溫度和功率限制，所以電流有一個允許最大通過電流，設計時可按照穩定電壓值的2倍時的流過的電流進行設計選型。
  • 光耦合器的電路設計與光耦隔離繼電器的保護電路設計
    打開APP 光耦合器的電路設計與光耦隔離繼電器的保護電路設計 發表於 2017-05-27 10:32:19 　　該電路系統的工作原理可以總結為：在這一可逆計數顯示電路中，所選擇的光耦器件為反射式光耦器件，紅外發光二極體和光敏三極體裡35°夾角封裝為一體，其交點在距光耦合器5mm處。當該電路接通並進行工作時，紅外發光二極體發出的紅外光若被前方的物件遮擋，則紅外光反射回來並被光敏三極體所接收使光敏三極體導通。若光耦器件前方沒有物件，則光敏三極體處於截止狀態。
  • 盤點一下二極體及八大電路保護元器件
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201608/296316.htm　　電路保護主要有兩種形式：過壓保護和過流保護。選擇適當的電路保護器件是實現高效、可靠電路保護設計的關鍵，涉及到電路保護器件的選型，我們就必須要知道各電路保護器件的作用。
  • 雷射二極體參數與原理及應用
    二、雷射二極體本質上是一個半導體二極體，按照PN結材料是否相同，可以把雷射二極體分為同質結、單異質結（SH）、雙異質結（DH）和量子阱（QW）雷射二極體。量子阱雷射二極體具有閾值電流低，輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。
  • 基於MAX1968的半導體雷射溫控電路設計
    2硬體電路設計半導體雷射溫度控制器由MICROCHIP公司生產的PIC16C73單片機和MAXIM公司生產的TEC驅動晶片MAX1968組成，主要包括溫度反饋電路、TEC驅動電路、EEPROM存儲電路和鍵盤數碼管顯示控制電路。
  • 光電二極體原理及前置放大器電路解析 —電路圖天天讀(240)
    其他應用包括色彩測量、信息處理、條形碼、相機曝光控制、電子束邊緣檢測、傳真、雷射準直、飛機著陸輔助和飛彈制導。具有暗電流補償功能的光電二極體前置放大器系統（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）　　本電路還適合其它應用，如模擬光隔離器。它還能滿足需要更高帶寬和更低解析度的應用，如自適應速度控制系統。　　本電路筆記討論圖4中所示電路的優化設計步驟，以滿足特定帶寬應用的要求，這些步驟包括：穩定性計算、噪聲分析和器件選擇考慮因素。
  • MOS晶片的ESD保護電路設計
    防止集成電路晶片輸入、輸出端受到ESD應力損傷的方法是在晶片的輸入和輸出端增加ESD保護電路。保護電路的作用主要有兩方面：一是提供ESD電流的釋放通路;二是電壓鉗位，防止過大的電壓加到MOS器件上。　　對CMOS集成電路連接到壓點的輸入端常採用雙二極體保護電鍍，圖2所示為常見的ESD保護電路的結構：雙二極體保護電路。
  • 採用TVS二極體的ESD原理及典型電路
    esd保護對高密度、小型化和具有複雜功能的電子設備而言具有重要意義。本文探討了採用TVS二極體防止esd時，最小擊穿電壓和擊穿電流、最大反向漏電流和額定反向關斷電壓等參數對電路的影響及選擇準則，並針對便攜消費電子設備、機頂盒、以及個人電腦中的視頻線路保護、USB保護和RJ-45接口等介紹了一些典型應用。
  • 二極體限幅電路工作原理分析
    具有這種功能的電路稱為限幅電路，利用二極體來完成這一功能的電路稱為二極體限幅電路。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201601/285887.htm　　圖5-40所示是二極體限幅電路。
  • 無線雷射通信系統驅動與前置放大電路設計
    通信雷射發射模塊工作原理：將編碼後電信號作為調製信號，經過半導體雷射驅動器，改變半導體雷射器的輸入電流，從而使半導體雷射器輸出雷射的功率隨調製信號而改變，即產生調製的光信號
  • 巧用續流二極體保護電路的方法!
    從而保護了電路中的其它原件的安全。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/328198.htm　　當流過線圈的電流大小發生改變時，線圈要產生一個反向電動勢來維持原電流的大小不變，也就是這一反向電動勢不讓線圈中的電流發生改變。線圈中的電流變化率越大，其反向電動勢越大。
  • 雷射二極體的工作原理
    打開APP 雷射二極體的工作原理 姚遠香 發表於 2019-07-16 15:50:33 　　雷射二極體就是可以產生雷射的一種半導體二極體，其產生雷射的三個條件是：實現粒子數反轉、滿足閾值條件和諧振條件。
  • 運用場效應管代替二極體的防反接電路設計,電路設計必備知識
    二極體防反接其電路設計簡單，只需串聯一個二極體即可，成本也低，缺點是壓降大，即使幾十mA的小電流二極體的壓降也有0.4V~0.6V左右，使用場效應管其壓降能做到1mV以下，相差好幾個數量級。代替電源正極串聯二極體的設計方法如下圖左側為常見的電源正輸入端正向串聯一個二極體用於防止電源反接，這是利用二極體的單向導通特性（正嚮導通，反向截止）。圖右側為相應的場效應管防反接電路設計，採用P溝道的場效應管（P-MOS管）代替二極體。