大功率半導(dǎo)體激光控制器的設(shè)計(jì)方案

DRV592 是TI ( Texas Instruments) 公司出品的高效、大功率H 橋電源驅(qū)動(dòng)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(nèi)置過(guò)流、欠壓和過(guò)熱(130 ℃) 保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。值得一提的是該芯片集成了4 個(gè)大功率MOSFET 和過(guò)載保護(hù)電路,與采用分立元件設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖3) 相比,簡(jiǎn)化80 %的設(shè)計(jì)。并且只需添加幾個(gè)外部元件就能容易地構(gòu)成精確的溫度控制環(huán)路用以穩(wěn)定激光二極管系統(tǒng)?；贒RV592 的半導(dǎo)體TEC 的電源驅(qū)動(dòng)電路見(jiàn)圖4。和圖3 相比,可以看到基于DRV592 的TEC 電源驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化,并且DRV592 還有內(nèi)置過(guò)流、欠壓和過(guò)熱(130°C) 保護(hù)電平指示。引腳功能見(jiàn)表1。

由于大電流開(kāi)關(guān)電路會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲干擾,為減少干擾,可適當(dāng)增大開(kāi)關(guān)管的轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)降低高頻開(kāi)關(guān)噪聲。雖然這會(huì)使開(kāi)關(guān)效率降低一些,不過(guò)用這個(gè)代價(jià)換來(lái)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(huì)有一定的延遲,會(huì)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(shí),消除振蕩產(chǎn)生。要注意的是穩(wěn)定的溫度是由熱敏電阻的反饋來(lái)決定的,因此要將TEC 與熱敏電阻封裝在一個(gè)模塊中,使它們緊密耦合。

溫度探測(cè)器的精度直接影響溫度控制的效果。

溫度探測(cè)電路部分與恒流源類似,采用NTC(負(fù)溫度系數(shù)) 的熱敏電阻作為溫度探測(cè)器。其中用陶瓷粉工藝制作的NTC 元件對(duì)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(nèi)(經(jīng)適當(dāng)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(duì)熱敏電阻兩端電壓采樣,將溫度變換為電信號(hào)。原理如圖5 所示。

溫度探測(cè)電路中采用的是TI 公司出品的CMOS單電源,低功耗雙運(yùn)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(diǎn),適用于手持移動(dòng)設(shè)備。在1kHz 的噪音僅為19nV ,是同類產(chǎn)品的1/ 4。