半導體激光器自動功率控制電路設計

　　當C_IN為低電平時，場效應管Q3導通，Q4截止，5V電壓通過15k電阻向3300μF電容充電;而當C_IN為高電平時，Q4導通，Q3截止，電容又通過100kΩ電阻向地回路放電。圖3中的箭頭方向指明了電容充放電時的電流流向。運算放大器A3構成電壓跟隨器將后級電路與電容充放電級隔離，避免后級電路輸入電阻對電容充放電時間常數產生影響。這里，選取3300μF大電容是為了讓電容電壓值緩慢變化，這有助于穩(wěn)定電容電壓值。當電路停止工作后，需要對3300μF電容進行放電，而100k電阻對它的放電速度非常緩慢，因此設計了Q5通路，通路上的1k電阻可在電路停止工作后迅速對大電容放電。

　　為了對電容充放電過程進行定量分析，可將充放電電路等效成如圖4所示的電路模型：

　　假設在t=0時刻，U_C=0，根據電路理論，易得電容電壓U_C隨時間t的變化關系式為：

　　式中，U₀為電容放電初始電壓。

　　如將(2)式中各參數分別取值為E=5V，R=15kΩ，C=3300μF;(3)式中各參數分別取值為U₀=5V，R=100kΩ，C=3300μF，根據表達式，仿真得到電容電壓隨時間變化的波形如圖5所示。

　　圖5表明，對于以上選取的這組電阻電容值，在4.3V電壓附近，電容的充電速率為14mV/s、放電速率為13mV/s，說明電容在4.3V附近的充放電速率不僅較慢，而且基本一致，這對穩(wěn)定電容電壓將很有效果。因此，電路在實際運行過程中，需要將電容電壓維持在4.3V附近，這需要通過調整電路其他部分元件的取值來實現。

　　反饋回路

　　一般，蝶形封裝激光器中均自帶有PIN或PD光電探測器用于探測光強，光電探測器能夠得到與檢測光強成一定比例關系的電流信號，通過對該電流信號進行電壓轉換、放大處理即可得到實用的監(jiān)測信號，這一過程可以體現于圖6。

　　MAX4008是一款高精度電流檢測芯片，在光纖應用中專門用于檢測PD或PIN光電探測器的電流，它的REF引腳是參考電流輸入引腳，OUT引腳是檢測電壓輸出引腳，其電壓值大小與REF引腳電流成正比關系。當REF參考電流在250nA到2.5mA范圍內變化時，MAX4008的檢測精度可維持在5%以內;在精度放寬到10%的前提下，檢測電流范圍可擴展到10nA到10mA。MAX4008的輸出電壓U_MAX4008與參考電流I_REF的關系式為：

　　U_MAX4008(mV)=I_REF(mA) (4)

　　由此，250nA~2.5mA的REF參考電流值對應的輸出電壓范圍是0.25mV~2.5V。