红外与激光工程
2022, 51(4): 20210153
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题，设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心，利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制；基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制；改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值，且准确控制慢启动时间；限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明，该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调，电流调节精度达0.025 mA，电流短期稳定度达0.014%，长期稳定度达0.016%；在控制工作温度为25 ℃时，输出光功率稳定性为0.205%。
半导体激光器 恒流驱动 温度控制 FPGA 高稳定度 diode laser constant current driving temperature control FPGA high stability 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210764
哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院, 哈尔滨 150001
半导体激光器的输出性能直接决定了光纤电流互感器的测量精度和长期运行稳定性。为提高光纤电流互感器的测量精度与稳定性, 设计了一种高精度半导体激光器数字驱动电路。以STM32微控制器为控制核心, 利用高精度电流源芯片ADN8810实现驱动电流的精密控制, 同时采用集成温控芯片MAX1978通过控制半导体制冷片的工作电流实现对激光器温度的精确控制。经实验测试, 其输出电流稳定度为0.028%, 温度控制稳定度为0.18%, 激光器输出光功率稳定度达到0.06%, 输出波长稳定度为0.05pm。该设计能够满足光纤电流互感器对光源输出性能的要求。
半导体激光器 恒流驱动 温控电路 光纤电流互感器 semiconductor laser STM32 STM32 constant current driving temperature control circuit optical fiber current transformer
西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安710049
基于注入电流和工作温度的微小变化会引起半导体激光器输出光功率和光谱特性显著改变的特性, 研制了一种高稳定性半导体激光器控制电源。该电源利用场效应管和运算放大器组成恒流源为激光器提供高精度和高稳定的输入电流; 对感温电流源AD590或负温度系数热敏电阻采集的实时工作温度与预设温度的偏差进行比例积分微分运算, 控制半导体制冷器实现半导体激光器工作温度长期稳定。测试结果表明, 该电源输出电流0 mA～200 mA连续可调、电流精度0.01 mA, 0 ℃～50 ℃内温度控制精度±0.01 ℃, 长期稳定度10-5量级, 具有实时调节性能好、成本低、易实现等特点。
半导体激光器 恒流驱动 恒温控制 比例积分微分调整 semiconductor lasers constant current driving temperature control proportion integration differential operation
1 苏州科技大学,江苏 苏州 215009
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春，130033
针对大型LED显示屏驱动中恒流源功率较小、调光不便捷，其开关特性导致的噪声大的问题，提出一种体积小，适用功率大且纹波效果较好的智能优化式恒流LED驱动设计方法。该设计在以往低电流的基础上进行改进，通过运放反馈调节将输出电流的开关特性转换为线性，辅以通断RCD回路（峰值吸收回路）和构建优化式大电流环式PCB布局，能进行光源检测的电流转脉宽式精准调光，输出能够较完善地抑制开关噪声。该设计方法能实现上位机网络远程数字调光，内、外部模拟调光，多路板载级联的智能控制。实验表明：该恒流驱动输出电流可达10 A，功率可达370 W，输出电流误差小于1%，驱动光源光功率稳定，光照分布均匀，具有较好的纹波效果，稳定可靠。
LED恒流驱动 大功率 低噪声 LED constant current drive high power low noise
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 苏州国科医疗科技发展有限公司, 江苏 苏州 215163
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。
半导体激光器 恒流驱动电源 温控系统 semiconductor laser constant current driver temperature control system 红外与激光工程
2018, 47(10): 1005003
1 南开大学 现代应用技术研究院,天津 300071
2 南开大学 物理科学学院,天津 300071
3 南开大学 弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300071
为了可切换多个半导体激光器,实现分时工作,并降低驱动电路的体积,采用多路选择开关和多路模拟开关,实现激光二极管和光敏二极管的切换,通过设置数模转换芯片不同工作点电压,实现了一种可以驱动多路不同型号激光二极管的电路。进行了理论分析和实验验证,取得了长时间稳定性测试数据。结果表明,电路恒流输出精度可达0.005%,驱动830nm激光二极管的输出功率不稳定度为0.048%,驱动1550nm激光二极管的输出功率不稳定度为0.046%,实现了光源的稳定输出。这一结果对实现小体积的多路半导体激光器驱动电路设计是有帮助的。
激光技术 半导体激光器 恒流驱动 模拟开关 laser technique semiconductor laser constant current driver analog switch
中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题, 设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制, 同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流, 实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明, 本设计实现了驱动电流0mA～100mA可调, 电流控制最大相对误差为0.06%, 电流稳定度为0.02%, 温度控制最大误差为0.03℃, 在温控的条件下, 光功率稳定性达到0.5%, 最大漂移量为0.005dBm。该设计实现了对电流和温度的有效控制, 保证了输出光的稳定性。
激光技术 半导体激光器 恒流驱动 温控电路 布里渊传感 laser technique semiconductor laser constant current driver temperature control circuit Brillouin sensing
中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳 621999
在采用锂电池储能供电的降压斩波电路恒流激光二极管驱动源系统的设计中，建立了电池组、激光二极管的集成电路个人仿真程序( PSPICE)器件模型和闭环控制系统模型，经过仿真计算，确定了输出滤波电感电容的参数和实现闭环稳定的比列积分微分调节 (PID)参数，并研究了在负载变化和输入变化的条件下系统的稳定性。研究表明，采用该技术方案能实现恒流源输出电流大于 100 A，输出电压 230 V，电流纹波小于 3%。
激光二极管 恒流驱动电源 PSPICE器件 laser diodes constant current power supply PSPICE simulation 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(4): 665
设计了一种具有滞回和过温缓冲保护功能的发光二极管 (LED)恒流驱动电路。该电路由恒流驱动模块、滞回和过温关断模块、延时复位模块、滞回和过温缓冲模块组成；实现了电路的双温度滞回和过温缓冲保护功能，可对缓冲阶段所处的时域区间和温度区间进行调节。电路在过温缓冲跳变点和过温关断点附近分别有 5℃和 29 ℃的温度滞回区间，避免了电路发生热振荡，增大了电路正常工作区的范围，可保证电路高效稳定地运行。
恒流驱动 温度滞回 延时复位 过温缓冲保护 热振荡 constant current driver temperature hysteresis delay reset over -temperature bufferprotection thermal oscillation 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(4): 659
