تصميم مزود طاقة قيادة ليزر أشباه الموصلات منخفض الطاقة
تصميم مزود طاقة قيادة ليزر أشباه الموصلات منخفض الطاقة
مع وجود أشباه الموصلات في الاتصالات والقياس والتحكم والبصريات الطبية والمتكاملة والمجالات التقنية الأخرى ذات التطبيق الواسع ، يتزايد اهتمامها أيضًا ، لتصميم دقة عالية وأداء موثوق به وقوة قيادة اقتصادية ودائمة أصبحت الحالية الأكثر إلحاحًا لدينا مشكلة ، بسبب خصائص الليزر "الدقيقة" أشباه الموصلات ، يجب أن يكون استخدام الطاقة في أداء وجودة رقابة صارمة.
نقل خصائص ليزر أشباه الموصلات
عند درجة حرارة معينة ، عندما يكون تيار القيادة أقل من تيار العتبة ، تكون الطاقة الضوئية الناتجة P لليزر صفرًا تقريبًا ، ويمكن أن يتألق ليزر أشباه الموصلات فقط. عندما يكون تيار القيادة أعلى من العتبة ، يتم إخراج الليزر ، وتزداد طاقة الخرج البصري بسرعة وبشكل خطي مع زيادة تيار القيادة. في التطبيق العملي ، يجب تقديم متطلبين للديود الليزري ، أحدهما تيار عتبة منخفض ، والآخر هو منحنى PI مستقر. من حيث المبدأ ، في حالة وجود مادة عمل معينة ، يجب أن يكون تردد الليزر الناتج لليزر أشباه الموصلات مرتبطًا بطول تجويف الرنين وشدة مصدر الإثارة ، وبعبارة أخرى ، يعتمد تردد خرج ليزر أشباه الموصلات على درجة حرارة تقاطع PN وحجم تيار الحقن. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن تقاطع شبه الموصل PN هش للغاية ، فإن تأثير التيار القليل سوف يتسبب في حدوث ضرر ، لذلك في الاستخدام المحدد لليزر أشباه الموصلات ، لدينا متطلبات صارمة للغاية على دائرة إمداد الطاقة ودائرة التعديل.
يمكننا تقليل تيار الحد بمقدار أمرين من حيث الحجم عن طريق استبدال الوصلة المتجانسة بوصلات غير متجانسة ، ولا يمكن تحسين مشكلة الاستقرار إلا من خلال درجة حرارة ثابتة خارجية وردود فعل بصرية. بالنسبة لليزر أشباه الموصلات العامة ، فإن الصمام الثنائي الليزري هو تقاطع أمامي ، والثنائي الضوئي هو تقاطع عكسي. يعكس التيار الضوئي المحول بواسطة الضوء قوة الضوء في شكل جهد على المقاومة. يمكن إضافة دائرة التحكم لتحقيق الغرض من التحكم في طاقة الإنارة.
تصميم الدوائر
نوع الصمام الثنائي بالليزر المستخدم في الاختبار هو HT670T5 ، والذي يبلغ طوله الموجي 650 نانومتر وقوته المقدرة 30 ميجاوات.
يتميز مصدر الطاقة الخطي لدائرة المصدر الحالية بخصائص الدقة العالية والاستقرار العالي ولكن الكفاءة المنخفضة. ومع ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار المتطلبات الصارمة لليزر أشباه الموصلات بشأن دقة مصدر الطاقة ، فإننا نصمم مصدر طاقة خطي صغير التحديد.
من أجل تلبية متطلبات الدقة والاستقرار ، وقمع التموج وتقليل الضوضاء ، تم تصميم وحدة ضبط على مرحلتين. يتم استخدام شريحة منظم الجهد في المرحلة الأولى ، والتي يتم نقلها إلى وحدة ضبط المرحلة الثانية عن طريق توسيع التيار. تدخل طاقة التيار الكهربائي المحول من خلال مرشح شبكة الطاقة وتنخفض إلى 21 فولت (قيمة الذروة). بعد مرشح التصحيح (تم حذف الدائرة المحددة) ، فإنه يمر عبر دائرة تنظيم المرحلة الأولى المكونة من الكتلة المدمجة للجهة المنظمة ودائرة التمدد الحالية. بعد ذلك ، من خلال السلسلة - أخذ العينات - التغذية الراجعة - تعديل المرحلة الأخيرة ، الناتج النهائي.
في تصميم دارة مصدر التيار الثابت المحددة ، لا تتم إضافة الحمل إلى نهاية الخرج ، ولكن إلى نهاية الإدخال لمنظم الجهد LM317T. بالنسبة للحمل الفعلي ، يعمل مدخل منظم الجهد LM317T كمصدر تيار ثابت. نظرًا لأن طرف خرج منظم الجهد متصل بالحمل الخاطئ R1 ، فبغض النظر عن الحمل الفعلي عند طرفي القيمة الحقيقية للجهد ، فإنه يستهلك تيارًا ثابتًا. يتسبب الجهد على منظم الجهد والحمل الهامشي R1 في انخفاض الجهد الكلي المسموح به للدائرة. يتم ضبط تيار الحمل بواسطة R1 ، وهو 1.25A / Ω x R1.
دائرة التصفير المموج من أجل تقليل جهد التموج لمصدر طاقة التيار الثابت ، من الضروري إضافة دائرة تصفير تموج إلى الدائرة. في التشغيل العادي ، يمكن أن يؤدي ضبط مقياس الجهد الناتج عن التموج إلى جعل جهد تموج الخرج صغيرًا جدًا. يقترن مكون التموج بسعة بمدخل opamp المقلوب ويتم تضخيمه إلى قاعدة الأنبوب المنظم في دائرة محددة لتموج التصفير. لذلك ، يمكن تحقيق التأثير أعلاه.
في التطبيق العملي ، يتلف الليزر بسهولة بسبب التيار الزائد الناتج عن تداخل الأجهزة الكهربائية الأخرى في نفس الدائرة. من أجل حماية الليزر من تأثير زيادة التيار ، يمكننا إضافة دائرة بداية بطيئة إلى الدائرة. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل حماية الليزر بشكل أفضل ، يمكننا اختيار 2SA1015 و 2SC1815 وأنواع أخرى من أنابيب الشفط ، في عملية إنتاج مصدر الجهد يمكن بشكل أساسي حماية التشغيل الآمن لليزر. بالاقتران مع مرشح شبكة الطاقة ، تتكون الدائرة في دائرة حماية بسيطة للتيار الحالي.
نتيجة تجريبية
إن مزود الطاقة الدافعة المصمم في هذا البحث ، من خلال البداية البطيئة ، وتصفير التموجات والدوائر الأخرى ، له تأثير تطبيق جيد في المختبر ، ويحل بشكل أفضل مشكلة عدم استقرار طاقة خرج الصمام الثنائي لأشباه الموصلات في الاستخدام. بالنظر إلى حد عرض النطاق الترددي لجهاز الذبذبات ، تكون نتائج القياس كما يلي:
المصدر الحالي: التموج الحالي والضوضاء: 0.1uA
مصدر الجهد: تموج: 0.01mV
تموج الحالية والضوضاء: 0.5uA
نطاق التعديل: 0-500mA
