恒流激光驅(qū)動(dòng)器ATLS1A201D

特征
效率高: 390%
最大輸出電流: 1A
電流輸出噪聲: 0.05% 
穩(wěn)定性高: 100ppm/℃
電路良好指示
無(wú)電磁干擾
體積小巧
DIP封裝
100%無(wú)鉛，通過(guò)RoHS認(rèn)證
應(yīng)用
低噪聲驅(qū)動(dòng)如下激光二極管：DPSSL, EDFA, 光纖激光器, 直流二極管激光器等。
描述
這種激光驅(qū)動(dòng)器是專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)恒流1A的二極管激光器而設(shè)計(jì)的電子模塊，它具有高效率、低噪聲、高可靠性、無(wú)電磁干擾、體積小巧等特點(diǎn)。圖1所示為ATLS1A201D的實(shí)物照片。

它具有如下功能：激光器恒流控制，激光器電流監(jiān)測(cè)，過(guò)流以及過(guò)熱保護(hù)，激光器電流控制指示，激光二極管狀態(tài)指示，軟啟動(dòng)和關(guān)閉。

它帶有高穩(wěn)定性、低噪聲的2.5V參考電壓，可用來(lái)設(shè)定輸出電流，同時(shí)也可作為ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和/或DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的參考電壓。

操作原理

此控制器的方框圖如圖3所示。關(guān)閉控制電路從三個(gè)來(lái)源獲取信號(hào)：外部關(guān)閉、過(guò)流信號(hào)和過(guò)溫信號(hào)。當(dāng)這三者之一被激發(fā)時(shí)，控制器將關(guān)閉。只有當(dāng)這三個(gè)信號(hào)均未被激發(fā)時(shí)，軟啟動(dòng)電路才開(kāi)始啟動(dòng)該低噪聲驅(qū)動(dòng)器。

內(nèi)部的軟啟動(dòng)電路啟動(dòng)緩慢，關(guān)閉迅速。

高穩(wěn)定性低噪聲的2.5V參考電壓，可用來(lái)設(shè)定輸出電流，也可用在ADC和/或DAC上。

該激光驅(qū)動(dòng)器帶有激光二極管狀態(tài)指示電路。當(dāng)LDGD引腳為高電平時(shí)，＞2V，控制回路正常工作。當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，<0.3V，激光二極管狀態(tài)異常，此時(shí)在激光二極管上可能存在短路或開(kāi)路問(wèn)題。

該產(chǎn)品還帶有激光器電流控制指示。此引腳的功能與引腳2LDGD相似，但此引腳是模擬輸出，引腳2是數(shù)字輸出。

電流測(cè)量電路監(jiān)測(cè)輸出電流，當(dāng)檢測(cè)到輸出電流超出預(yù)設(shè)電流值時(shí)，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器。

圖4.1和圖4.2所示是一種典型的獨(dú)立應(yīng)用電路

在圖4.1中，S1是外部關(guān)閉開(kāi)關(guān)，通過(guò)分別設(shè)置SDN引腳高、低電平來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉控制器。內(nèi)部芯片控制輸入：>1.4V時(shí)，驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始工作； <0.95V時(shí)，驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉，正常閾值電壓為1.2V。 S1還可用作電子開(kāi)關(guān)，例如帶有一個(gè)開(kāi)漏極或帶有推/拉輸出的微型驅(qū)動(dòng)器的I/O引腳。 參見(jiàn)圖5。如果不使用開(kāi)關(guān)（S1）控制激光器，則將SDN引腳懸空。

在圖4.1中，LED D1是用來(lái)指示激光二極管的工作狀態(tài)的。當(dāng)LDGD引腳處于高電平時(shí)，>2V，激光二極管控制回路工作正常。當(dāng)此引腳處于低電平時(shí)， <0.3V，激光二極管狀態(tài)異常，此時(shí)在激光二極管上可能存在短路或開(kāi)路問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)中應(yīng)用硬件或固件時(shí)，LDGD引腳也可以連接微驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字輸入引腳。參見(jiàn)圖5。

圖5所示是典型的基于微處理器的應(yīng)用電路

在圖4.1中，可調(diào)電阻W1是用來(lái)設(shè)置輸出電流的，通過(guò)設(shè)置LIS引腳電壓從0V到2.5V，可使激光器電流從0A到1A線性變化。

激光二極管D2連接在LDA和LDC之間。值得一提的是，電源供給返回端應(yīng)當(dāng)連到引腳11 PGND，而激光二極管的負(fù)極應(yīng)當(dāng)連接到引腳10 LDC。這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)不應(yīng)當(dāng)在外部連接到一起，它們?cè)诳刂破髟趦?nèi)部已經(jīng)連接。

啟動(dòng)和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器

可以通過(guò)將SDN引腳分別設(shè)為高電平、低電平這一方式來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器。建議按以下步驟操作：

開(kāi)啟：通過(guò)給驅(qū)動(dòng)器供電來(lái)開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)器，然后斷開(kāi)SDN引腳來(lái)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。

關(guān)機(jī)：通過(guò)拉低SDN引腳的電壓來(lái)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器，停止對(duì)VPS引腳供電來(lái)關(guān)閉電源。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)器不受SDN引腳控制時(shí)，將其懸空，依靠電源來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器。

調(diào)節(jié)輸出電流

通過(guò)調(diào)節(jié)W1來(lái)設(shè)置輸出電流，W1設(shè)定LIS（引腳5）的輸入電壓。參見(jiàn)圖4。輸出電流：

I_OUT = 1.0 ′ V_LIS /2.5 (A).

LIS可用DAC來(lái)設(shè)置，以代替圖4.1中的W1。確保DAC的輸出噪聲低，或者，如果無(wú)需進(jìn)行調(diào)制，可在DAC與LIS引腳之間加入一個(gè)RC低通濾波器。

調(diào)節(jié)LIS時(shí)，LIO可用來(lái)監(jiān)測(cè)輸出電流。0V到2.5V的電壓設(shè)置激光電流在0A到1A之間線性變化。

監(jiān)測(cè)輸出電流

通過(guò)測(cè)量LIO引腳的電壓可監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)器的輸出電流。這一特性對(duì)于可提供ADC且需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流的微驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常有用。此引腳可提供與輸出電流成正比的低噪音電壓信號(hào)。

V_LIO (V) = 2.5′ I_OUT / 1.0 (V).

例如，當(dāng)輸出信號(hào)是2.5V時(shí)，輸出電流為1A。

LIO可直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)ADC，其電壓可在調(diào)試過(guò)程中用萬(wàn)用表測(cè)得。

驅(qū)動(dòng)器功率消耗?

驅(qū)動(dòng)器的功率消耗可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

P_DRIVER = I_IN ′ V_VPS – I_OUT ′ V_LDA，

這里P_DRIVER是驅(qū)動(dòng)器消耗的功率；I_OUT是輸出電流；

I_IN是電源供給的輸入電流；

V_VPS是電源電壓；

V_LDA 是激光二極管上的電壓；

η = (I_OUT ′ V_LDA) / (I_IN ′ V_VPS).

當(dāng)ATLS1A201D的P_DRIVER大于1W時(shí)，需要散熱片散熱。為驅(qū)動(dòng)器散熱的方式如下：在ATLS1A201D的上表面金屬層和最終產(chǎn)品內(nèi)部的金屬表面之間夾入一片填隙材料來(lái)傳熱。

第一次上電

激光器是昂貴且易損的儀器。焊接過(guò)程中連接錯(cuò)誤或損害都能夠造成驅(qū)動(dòng)器永久損壞。

為了保護(hù)激光器，在第一次上電時(shí)，我們強(qiáng)烈建議您使用2到4個(gè)>1A的常規(guī)二極管做成一個(gè)“虛擬激光器”，用它替代真正的激光二極管。在上電和斷電時(shí)，用示波器監(jiān)測(cè)LDA電壓，確保不存在過(guò)沖電壓。同時(shí)，在虛擬激光器上串聯(lián)一個(gè)電流表，確保輸出電流正確。

全面檢查無(wú)誤之后，拆除虛擬激光器，連接上真正的激光器。

當(dāng)5V供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出電壓范圍在0.5V到4V之間

驅(qū)動(dòng)高壓激光二極管

很多激光二極管具有較高的正向電壓，例如7V，然而激光驅(qū)動(dòng)器ATLS1A201D的最大輸出電壓是4V。這部分會(huì)提供一種使用該激光驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓激光二極管的方法。

原理圖如圖7所示，電源1是激光驅(qū)動(dòng)器的電源，電源2是用來(lái)增加激光驅(qū)動(dòng)器的最大輸出電壓的。

請(qǐng)注意開(kāi)啟電源必須按照以下順序：開(kāi)啟電源1，然后開(kāi)啟電源2，最后通過(guò)拉高SDN（關(guān)斷）引腳至邏輯高電平來(lái)開(kāi)啟激光驅(qū)動(dòng)器。

?關(guān)閉激光器電路的順序是：將SDN引腳拉低至邏輯低電平，然后關(guān)閉電源1，最后關(guān)閉電源2。

為確保電路正常工作：開(kāi)啟激光器，測(cè)量LDA引腳電壓，應(yīng)該在1V到3V之間。在室溫條件下，理想的LDA引腳電壓應(yīng)在2V左右。