道路狀況傳感器激光管功率控制電路設(shè)計

　　摘要：文章介紹了紅外遙測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，主要包括驅(qū)動芯片、脈寬控制恒流源電路、溫度檢測及補(bǔ)償電路，經(jīng)試驗驗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，通過對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比，實時檢測路面的干、潮及濕狀態(tài)，測量水、冰、雪的覆蓋類型和覆蓋厚度。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)動芯片和溫度自動補(bǔ)償技術(shù)實現(xiàn)功率的穩(wěn)定，同時利用激光二極管功率的PWM恒流電路實現(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)動電路、脈寬控制恒流源電路、溫度檢測及補(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)動電路采用集成激光管驅(qū)動芯片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)制信號控制參考電流實現(xiàn)光功率的連續(xù)可調(diào);溫度檢測及補(bǔ)償電路自動調(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)。

　　重點單元電路的設(shè)計

　　驅(qū)動電路設(shè)計

　　激光器控制片iC—WKN是德國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，可以對激光器進(jìn)行更有效的保護(hù)。芯片具有2個監(jiān)控引腳，可以通過改變外部電阻調(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。該芯片可取代常見的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源中復(fù)雜的模擬電路部分，在對半導(dǎo)體激光器進(jìn)行驅(qū)動的同時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，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：