大功率半導體激光控制器的設計方案

DRV592 是TI ( Texas Instruments) 公司出品的高效、大功率H 橋電源驅動集成塊,輸出電壓范圍從2. 8 V 到5. 5 V ,最大輸出電流為3A。DRV592 需要外部PWM觸發(fā)(兼容TTL 邏輯電平) ,內置過流、欠壓和過熱(130 ℃) 保護和電平指示。業(yè)界最小封裝( 9mm ×9 mm 32 腳PowerPADTM扁平封裝模式) ,具有- 40 ℃到85 ℃工業(yè)用溫度范圍標準。值得一提的是該芯片集成了4 個大功率MOSFET 和過載保護電路,與采用分立元件設計(見圖3) 相比,簡化80 %的設計。并且只需添加幾個外部元件就能容易地構成精確的溫度控制環(huán)路用以穩(wěn)定激光二極管系統(tǒng)。基于DRV592 的半導體TEC 的電源驅動電路見圖4。和圖3 相比,可以看到基于DRV592 的TEC 電源驅動電路設計大大簡化,并且DRV592 還有內置過流、欠壓和過熱(130°C) 保護電平指示。引腳功能見表1。

由于大電流開關電路會產生很大的噪聲干擾,為減少干擾,可適當增大開關管的轉換時間來降低高頻開關噪聲。雖然這會使開關效率降低一些,不過用這個代價換來噪聲的大幅度改善還是值得的。

另外由于TEC 具有熱慣性,改變狀態(tài)會有一定的延遲,會給系統(tǒng)引起振蕩。為了消除振蕩,可在放大器兩端并聯(lián)積分電路,增加延時,消除振蕩產生。要注意的是穩(wěn)定的溫度是由熱敏電阻的反饋來決定的,因此要將TEC 與熱敏電阻封裝在一個模塊中,使它們緊密耦合。

溫度探測器的精度直接影響溫度控制的效果。

溫度探測電路部分與恒流源類似,采用NTC(負溫度系數) 的熱敏電阻作為溫度探測器。其中用陶瓷粉工藝制作的NTC 元件對溫度的微小變化有最大的電阻變化。特別是某些陶瓷NTC 在其壽命內(經適當老化) 具有0. 05 ℃穩(wěn)定度。并且與其它溫度傳感相比,陶瓷NTC 的尺寸特別小。然后將熱敏電阻串聯(lián)入一恒流源,對熱敏電阻兩端電壓采樣,將溫度變換為電信號。原理如圖5 所示。

溫度探測電路中采用的是TI 公司出品的CMOS單電源,低功耗雙運算放大器TLC2252 。TLC225x系列具有高輸入阻抗、微功耗、低噪音等優(yōu)點,適用于手持移動設備。在1kHz 的噪音僅為19nV ,是同類產品的1/ 4。