标致4007,标致4007发动机拆车件
如何设计一个重复频率为1Hz,脉宽为20ms的脉冲半导体激光二极管驱动电路?
设计1Hz频率,脉宽为20ms的脉冲半导体激光二极管驱动电路并不难
在设计之前首先要理解频率、脉宽的含义,还要知道半导体激光二极管的工作电压、电流要求。半导体激光二极管工作电流一般是几十毫安到几百毫安不等,使用三极管驱动即可。
频率指每秒钟复重的次数,假如1秒种出现一次,那么频率就是1Hz,比如我们平常用的交流电为50Hz,那么意味着每秒出现50次重复的变化。
周期指每一次变化所占用的时间,比如一个方波,它的高电平为20ms,低电平为80m,那么它的周期就是20ms+80ms=100ms了。
脉宽指一个周期内,有效状态所占的时间,比如一个方波高电平为20ms,低电平为80ms,高电平为有效的工作状态,那么认为脉宽为20ms,如果利用低电平为有效的工作状态,那么就认为脉宽为80ms。
占空比指有效状态与整个周期的比例,比如一个方波高电平为20ms,低电平为80ms,高电平为有效的工作状态,那么占空比=20/(20+80)=20%。
因为需要用周期性的方波来控制激光二极管通断,利用单片机(MCU)产生PWM信号驱动三极管控制激光二极管的开和关是最简单的了,可以做到非常准确,如果时间精度要求不高,使用单片机内部的晶振就可以了,如果时间精度要求较高,可以使用外部晶振哦。
只要选用一款带PWM输出的单片机即可,如果有需要还可以设计为频率可调,占空比可调,增加两个可调电阻作为调节控制。
如果单片机没有PWM输出功能,也可以通过单片机的定时器计时,然后根据时间用GPIO模拟输出需要的方波就可以了。
从你提问上看不出你使用激光器的具体参数,只能知道是脉冲式的;当然你说的频率1Hz,脉宽20ms时可用设计的;
以前设计过一款脉冲式的半导体激光器驱动,你可用参考;
具体激光器参数见下图:
从上面图可用看出,这款激光工作时峰值功率比较大50W,但是它的脉冲宽度非常小只有200ns,占空比为0.1%,频率为5KHz,也就是说其脉冲能量是10uJ,平均功率为10uJx5KHz=50mW;所有虽然看起来峰值工功率大,实际使用时的平均功率还是比较小的。
设计时最主要考虑的是,高电压(几十伏特),大功率,大电流,短脉冲;这种激光器封装比较小,大部分用在便携式设备上;这就要使用锂电池供电了;
1. 高电压
锂电池是3.7V电压,这离几十伏还差很远,最初考虑使用普通的升压IC,结果发现效果不好,比较升压IC电压最高也就二十几伏特,而且IC对输出电流有限制,结论是,虽然能驱动,但是效果不好,这个IC容易损坏;
改进方案,就是采用原始的升压方式:
其中,V+是锂电池输入,L5是储能电感,PW0开关频率(4KHz),Q1临时使用的开关管,D4是1N4007二极管;通过这个电路后,输出电压大约是在几十伏特,要注意的是,这个电压随着激光器点亮,会有变化;
对于这样一个问题我来给出制作这种电路的方案,首先我们对题目重新审视一下,题目要求重复输出频率为1HZ,也就是周期为1秒。脉宽是20毫秒也就是脉冲的占空比为2%,因此在1秒的周期中高电平只持续20毫秒、低电平持续980毫秒的脉冲。
第一种方案就是利用单片机来实现
单片机完成脉冲的输出是它的“强项”,因为在单片机内部有一种特殊寄存器可以用来进行“计数”或者“计时”,我们只要在这个寄存器中简单设置一下初始值就可以完成。这种控制的思路就好比用单片机实现PWM波形来对直流电机进行调速的思路是一样的,在程序编写时设置一个“标志位”即可,通过不停检测“标志位”状态对电平不停地翻转就会在单片机的I/O口输出我们想要的高低电平脉冲。这个脉冲通过单片机的外设驱动就可以驱动激光二极管。因此利用单片机产生周期为1秒的方波,其中高脉冲为20毫秒、低电平为980毫秒是很容易实现的。并且在程序中只要改变脉宽的计数值会很容易对脉宽进行的调节。单片机外围驱动激光二极管是非常简单的,电路图如下图所示。
第二种方案用EN555作为主控电路实现
用NE555模数混合芯片也可以实现脉冲的输出,在下面的电路中电阻R1、R2、RP1、RP2、C1组成了一个频率可调的脉冲电路。在电路中输出的方波频率是由R1、 R2 、RP1、RP2、C1决定的,在电路中我们只需调节RP2就可以达到我们所需的要求。
以上两种电路都可以对半导体激光二极管进行控制驱动,半导体激光二极管由于所消耗的功率低大约为2毫瓦,因此在驱动电路上不需要太高的电压。
以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论。敬请关注电子及工控技术,欢迎大家转载、点赞!