其中,x、y单位均为mV。
假设半导体激光器工作在70mA,根据(1)式,计算得到恒流源的输入电压应为700mV;将700mV带入拟合公式(6)式,得到MAX4008输出电压约为2.55mV;再由(5)式,并取R=1kΩ、Rf=100kΩ,计算得到输入到电压比较器反相输入端的电压为257.55mV,因此,为了让MAX4008输出电压为2.55mV,就需要设定电压比较器的同相输入端电压为257.55mV。此外,还需要使充放电电容电压维持在4.3V附近,因为在4.3V附近电容的充放电速率基本相同,而恒流源的输入又需要稳定在700mV附近,因此,这里采用电阻分压的方法,将4.3V转换到700mV。图8是电路上电稳定后捕捉到的电压比较器输出端波形图,图中连续跳变的高低电平说明自动功率控制过程已建立。
我们知道,PIN光电二极管的探测电流可以反映探测的光强度,因此通过观察MAX4008输出电压的稳定性即可间接对LED发光二极管功率稳定性做出判断。图9是设计电路连续工作6个小时,每隔半个小时,MAX4008输出电压的采样值。
图9表明,MAX4008的输出采样值基本维持在2.5mV附近,说明发光二极管功率稳定性良好,自动功率控制的功能达到了设计指标。注意到一点,2.5mV的电压值和预期的2.55mV有点偏差,经分析,这种偏差是由以下两方面因素构成的,首先,电阻实际阻值和理论值的偏差导致了信号值的偏移;其次,对于毫伏级别的信号,运算放大器的同相和反相输入端并非理想虚短,从而导致了信号值的偏移。
结束语
根据模拟电路理论和反馈理论知识,设计了半导体激光器自动功率控制电路,实验表明,电路可以稳定输出功率,实现精确的控制。该系统具有结构简单、使用零部件少和容易调整等特点。MAX4008芯片简化了PIN光电探测器检测电路,提高了电流检测精度。此外,在正式接入半导体激光器之前,还需要考虑一些问题,比如电源浪涌冲击问题,因为半导体激光器是非常敏感且脆弱的元器件,不适当的工作环境将导致半导体激光器永久性损坏,因此保护特性应当考虑进来,以防止光学元件因瞬变电流而受到损害。