道路狀況傳感器激光管功率控制電路設(shè)計(jì)

　　摘要：文章介紹了紅外遙測(cè)式道路狀況傳感器的激光二極管的控制電路，電路具有功率穩(wěn)定性好、連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn)，主要包括驅(qū)動(dòng)芯片、脈寬控制恒流源電路、溫度檢測(cè)及補(bǔ)償電路，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證該電路減小了光譜的溫度漂移，提高了激光二極管發(fā)光功率的穩(wěn)定性。

　　概述

　　道路狀況傳感器根據(jù)水、冰、雪的不同紅外光譜特性，通過(guò)對(duì)干燥路面反射的光譜信息和有覆蓋物的情況下得到的光譜信息的對(duì)比，實(shí)時(shí)檢測(cè)路面的干、潮及濕狀態(tài)，測(cè)量水、冰、雪的覆蓋類(lèi)型和覆蓋厚度。傳感器使用單色性好、體積小、工作電壓低的激光二極管提供陣列式多光譜，根據(jù)光電管的性能，要使光譜穩(wěn)定，光功率必須穩(wěn)定，功率的穩(wěn)定性直接關(guān)系到儀器的測(cè)量精度和范圍，是影響儀器性能好壞的關(guān)鍵因素。系統(tǒng)利用專用驅(qū)動(dòng)芯片和溫度自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率的穩(wěn)定，同時(shí)利用激光二極管功率的PWM恒流電路實(shí)現(xiàn)功率的連續(xù)可調(diào)。

　　電路組成和工作原理

　　電路主要由驅(qū)動(dòng)電路、脈寬控制恒流源電路、溫度檢測(cè)及補(bǔ)償電路、單片機(jī)處理系統(tǒng)等電路組成，結(jié)構(gòu)如圖1。各單元主要功能：驅(qū)動(dòng)電路采用集成激光管驅(qū)動(dòng)芯片iC-WKN，使用少量器件利用激光二極管光反饋電流調(diào)整供電功率，提高激光管輸出功率的穩(wěn)定性;脈寬控制恒流源電路利用PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制參考電流實(shí)現(xiàn)光功率的連續(xù)可調(diào);溫度檢測(cè)及補(bǔ)償電路自動(dòng)調(diào)整激光管工作溫度，使其工作在一定范圍的溫度內(nèi)，減小環(huán)境溫度變化對(duì)激光管輸出功率的影響;濾波電路主要由穩(wěn)壓電源和濾波網(wǎng)絡(luò)組成，能使激光管電源輸出穩(wěn)定的電流并具有很小的紋波系數(shù)。

　　重點(diǎn)單元電路的設(shè)計(jì)

　　驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　激光器控制片iC—WKN是德國(guó)iC—Haus公司的產(chǎn)品。它集成了一部分半導(dǎo)體激光器的保護(hù)電路，可以對(duì)激光器進(jìn)行更有效的保護(hù)。芯片具有2個(gè)監(jiān)控引腳，可以通過(guò)改變外部電阻調(diào)節(jié)激光器的輸出功率，還可利用外部可調(diào)節(jié)電流源對(duì)激光器的輸出功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)制。該芯片可取代常見(jiàn)的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源中復(fù)雜的模擬電路部分，在對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的同時(shí)方便地控制其輸出功率。根據(jù)光電管的工作原理，在反向電壓不變的情況下，激光管監(jiān)視電流的大小與光的強(qiáng)度成正比，當(dāng)功率穩(wěn)定時(shí)，激光管監(jiān)視電流是不變的，控制IMDK即可控制激光管功率，公式如式1：