高精度半導體激光器驅(qū)動電源系統(tǒng)的設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．2 恒流源模塊實現(xiàn)
“壓控恒流”是通過控制輸入電壓的變化控制輸出電流。恒流源電路原理如圖3所示。通過硬件電路實現(xiàn)閉環(huán)負反饋，即內(nèi)閉環(huán)。圖3中電阻Rs，R4，R5，Rf和運放U5構(gòu)成反饋網(wǎng)絡。假若運放U4是理想的，設輸入電壓為Vs，輸出電壓為Uo。由運放“虛短”可得：
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/181387.htmRs，R5，Rf不變時，輸入電壓Vs恒定輸出電流Io恒定。運放U4，U5，電阻Rs，R5，Rf自身的穩(wěn)定性恒流源的穩(wěn)定性起決定性作用。因此，U4，U5選用高精度運放OP-27，其漂移僅為O.2μV／℃，最大噪聲電壓為O.25μV。R5，Rf選用溫漂系數(shù)低、精度較高的電阻。采樣電阻Rs選用阻值為0.01 Ω大功率錳銅絲電阻，其精度為1％。Q5為大功率達林頓管2SD1559，由于集成運算放大器一般工作在小電流狀態(tài)，因此用一個小功率晶體管Q4(9014)驅(qū)動Q5。C15,C16，D9，L1構(gòu)成低通濾波以減少電源中高次諧波對LD的影響，D5在Q5截止時起到扼制流作用。
2．3 A／D與D／A模塊實現(xiàn)
F2812芯片內(nèi)置12位ADC(模／數(shù)轉(zhuǎn)換器)，輸入電壓為0～3 V，12位的ADC采樣的分辨率為(3.0 V-O V)／212=0.73mV。F2812根據(jù)預置的電流值對PGA103的A1A0引腳置位(A1A0=OO，A1A0=01，A1A0=10分別對應的放大倍數(shù)為1，10，100)，信號調(diào)理如圖3所示。F2812內(nèi)沒有配置DAC模塊，要實現(xiàn)D／A功能需要外接D／A轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換精度與芯片的價格成正比關系，這無疑增加了硬件成本。F2812芯片提供的PWM信號，是一種周期和占空比均可變、高電平VH=3．3 V，低電平VL=O V的脈寬調(diào)制(PWM)信號。由傅里葉變換可知，對于以時間軸原點為對稱點的、單極性的PWM信號可寫成表達式：
式中：T為信號周期；n=±1，±2，±3±…；An，Bn為各自獨立的傅里葉系數(shù)。
由式(3)可知只要將高頻直流分量An濾除，改變PWM信號占空比q(q=O～1)時，可以得到輸出電壓O～3.3 V。由于三階低通濾波器較之于一階與二階低通濾波器有更好的性能。采用“歸一化”方法設計一個Butterworth三階反饋有源低通濾波器，如圖4所示。低通濾波器的傳遞函數(shù)表示為：
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