高精度半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
2．2 恒流源模塊實(shí)現(xiàn)
“壓控恒流”是通過(guò)控制輸入電壓的變化控制輸出電流。恒流源電路原理如圖3所示。通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋，即內(nèi)閉環(huán)。圖3中電阻Rs，R4，R5，Rf和運(yùn)放U5構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。假若運(yùn)放U4是理想的，設(shè)輸入電壓為Vs，輸出電壓為Uo。由運(yùn)放“虛短”可得：
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/181387.htmRs，R5，Rf不變時(shí)，輸入電壓Vs恒定輸出電流Io恒定。運(yùn)放U4，U5，電阻Rs，R5，Rf自身的穩(wěn)定性恒流源的穩(wěn)定性起決定性作用。因此，U4，U5選用高精度運(yùn)放OP-27，其漂移僅為O.2μV／℃，最大噪聲電壓為O.25μV。R5，Rf選用溫漂系數(shù)低、精度較高的電阻。采樣電阻Rs選用阻值為0.01 Ω大功率錳銅絲電阻，其精度為1％。Q5為大功率達(dá)林頓管2SD1559，由于集成運(yùn)算放大器一般工作在小電流狀態(tài)，因此用一個(gè)小功率晶體管Q4(9014)驅(qū)動(dòng)Q5。C15,C16，D9，L1構(gòu)成低通濾波以減少電源中高次諧波對(duì)LD的影響，D5在Q5截止時(shí)起到扼制流作用。
2．3 A／D與D／A模塊實(shí)現(xiàn)
F2812芯片內(nèi)置12位ADC(模／數(shù)轉(zhuǎn)換器)，輸入電壓為0～3 V，12位的ADC采樣的分辨率為(3.0 V-O V)／212=0.73mV。F2812根據(jù)預(yù)置的電流值對(duì)PGA103的A1A0引腳置位(A1A0=OO，A1A0=01，A1A0=10分別對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)為1，10，100)，信號(hào)調(diào)理如圖3所示。F2812內(nèi)沒(méi)有配置DAC模塊，要實(shí)現(xiàn)D／A功能需要外接D／A轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換精度與芯片的價(jià)格成正比關(guān)系，這無(wú)疑增加了硬件成本。F2812芯片提供的PWM信號(hào)，是一種周期和占空比均可變、高電平VH=3．3 V，低電平VL=O V的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。由傅里葉變換可知，對(duì)于以時(shí)間軸原點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的、單極性的PWM信號(hào)可寫(xiě)成表達(dá)式：
式中：T為信號(hào)周期；n=±1，±2，±3±…；An，Bn為各自獨(dú)立的傅里葉系數(shù)。
由式(3)可知只要將高頻直流分量An濾除，改變PWM信號(hào)占空比q(q=O～1)時(shí)，可以得到輸出電壓O～3.3 V。由于三階低通濾波器較之于一階與二階低通濾波器有更好的性能。采用“歸一化”方法設(shè)計(jì)一個(gè)Butterworth三階反饋有源低通濾波器，如圖4所示。低通濾波器的傳遞函數(shù)表示為：
評(píng)論