恒流激光驅(qū)動器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
無電磁干擾
體積小巧
DIP封裝
100%無鉛，通過RoHS認(rèn)證
應(yīng)用
低噪聲驅(qū)動如下激光二極管：DPSSL, EDFA, 光纖激光器, 直流二極管激光器等。
描述
這種激光驅(qū)動器是專為驅(qū)動恒流1A的二極管激光器而設(shè)計的電子模塊，它具有高效率、低噪聲、高可靠性、無電磁干擾、體積小巧等特點。圖1所示為ATLS1A201D的實物照片。

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

它帶有高穩(wěn)定性、低噪聲的2.5V參考電壓，可用來設(shè)定輸出電流，同時也可作為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)閉控制電路從三個來源獲取信號：外部關(guān)閉、過流信號和過溫信號。當(dāng)這三者之一被激發(fā)時，控制器將關(guān)閉。只有當(dāng)這三個信號均未被激發(fā)時，軟啟動電路才開始啟動該低噪聲驅(qū)動器。

內(nèi)部的軟啟動電路啟動緩慢，關(guān)閉迅速。

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

該激光驅(qū)動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，＞2V，控制回路正常工作。當(dāng)此引腳為低電平時，<0.3V，激光二極管狀態(tài)異常，此時在激光二極管上可能存在短路或開路問題。

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。

電流測量電路監(jiān)測輸出電流，當(dāng)檢測到輸出電流超出預(yù)設(shè)電流值時，關(guān)閉驅(qū)動器。

圖4.1和圖4.2所示是一種典型的獨立應(yīng)用電路

在圖4.1中，S1是外部關(guān)閉開關(guān)，通過分別設(shè)置SDN引腳高、低電平來打開或關(guān)閉控制器。內(nèi)部芯片控制輸入：>1.4V時，驅(qū)動器開始工作； <0.95V時，驅(qū)動器關(guān)閉，正常閾值電壓為1.2V。 S1還可用作電子開關(guān)，例如帶有一個開漏極或帶有推/拉輸出的微型驅(qū)動器的I/O引腳。 參見圖5。如果不使用開關(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，>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， <0.3V，激光二極管狀態(tài)異常，此時在激光二極管上可能存在短路或開路問題。當(dāng)系統(tǒng)中應(yīng)用硬件或固件時，LDGD引腳也可以連接微驅(qū)動器的數(shù)字輸入引腳。參見圖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是用來設(shè)置輸出電流的，通過設(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。這兩個結(jié)點不應(yīng)當(dāng)在外部連接到一起，它們在控制器在內(nèi)部已經(jīng)連接。

啟動和關(guān)閉驅(qū)動器

可以通過將SDN引腳分別設(shè)為高電平、低電平這一方式來開啟或關(guān)閉驅(qū)動器。建議按以下步驟操作：

開啟：通過給驅(qū)動器供電來開啟驅(qū)動器，然后斷開SDN引腳來啟動驅(qū)動器。

關(guān)機：通過拉低SDN引腳的電壓來關(guān)閉驅(qū)動器，停止對VPS引腳供電來關(guān)閉電源。

當(dāng)驅(qū)動器不受SDN引腳控制時，將其懸空，依靠電源來開啟和關(guān)閉驅(qū)動器。

調(diào)節(jié)輸出電流

通過調(diào)節(jié)W1來設(shè)置輸出電流，W1設(shè)定LIS（引腳5）的輸入電壓。參見圖4。輸出電流：

I_OUT = 1.0 ′ V_LIS /2.5 (A).

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

調(diào)節(jié)LIS時，LIO可用來監(jiān)測輸出電流。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)測輸出電流

通過測量LIO引腳的電壓可監(jiān)測驅(qū)動器的輸出電流。這一特性對于可提供ADC且需要實時監(jiān)測電流的微驅(qū)動器系統(tǒng)來說非常有用。此引腳可提供與輸出電流成正比的低噪音電壓信號。

V_LIO (V) = 2.5′ I_OUT / 1.0 (V).

例如，當(dāng)輸出信號是2.5V時，輸出電流為1A。

LIO可直接用來驅(qū)動ADC，其電壓可在調(diào)試過程中用萬用表測得。

驅(qū)動器功率消耗?

驅(qū)動器的功率消耗可通過以下公式進行計算：

P_DRIVER = I_IN ′ V_VPS – I_OUT ′ V_LDA，

這里P_DRIVER是驅(qū)動器消耗的功率；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，需要散熱片散熱。為驅(qū)動器散熱的方式如下：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傳熱。

第一次上電

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

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

全面檢查無誤之后，拆除虛擬激光器，連接上真正的激光器。

當(dāng)5V供電時，驅(qū)動器輸出電壓范圍在0.5V到4V之間

驅(qū)動高壓激光二極管

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)動器ATLS1A201D的最大輸出電壓是4V。這部分會提供一種使用該激光驅(qū)動器來驅(qū)動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)動器的電源，電源2是用來增加激光驅(qū)動器的最大輸出電壓的。

請注意開啟電源必須按照以下順序：開啟電源1，然后開啟電源2，最后通過拉高SDN（關(guān)斷）引腳至邏輯高電平來開啟激光驅(qū)動器。

?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：開啟激光器，測量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。