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恒定温度控制电压的原则

广一水泵厂为了使LD得到恒定的、稳定的电流,因而在恒流驱动控制电路中,使用了可调节的稳压器与恒流源双运算放大器两种集成芯片。稳压源主要提供可设置大小的恒定电压,然后输入给双运算放大器恒流源,此恒流源也可提供可设置大小的恒定电流输出方式。通过此双运算放大器之后的恒定的、稳定的电流输入到激光器中,继而就可以产生稳定的光功率。

同时,激光器内部集成的光电二极管(PD)可以提供光功率的反馈与后向的调节。光电二极管 PD可以实时的采集工作时的LD的背光功率大小,通过产品自身参数特性曲线对比转换成对应的电压值。在根据其电压值与实际输出的光功率的关系曲线来确定此时输出的光功率的是否是所要求的功率大小值,进而根据对应功率与电压的关系确定应该使用的电压值或电流值,再通过反向控制器调整此刻的对激光器的输入电流值大小,从而保持了驱动激光器工作的电流输入值的大小恒定,最终达到驱动控制电路的恒流驱动控制方式。

在恒温控制电路中对系统的温度控制采用二级控制,并且分为两个方面,一种是对激光器内部温度的检测控制设计。另一方面是对激光器外部环境温度的控制电路设计。

图1:泵浦激光器恒温控制电路框图

泵浦激光器恒温控制电路框图

第一部分、内部温度控制设计:

广一水泵恒温控制电路的内部温度控制原理主要是通过温度控制芯片控制泵浦激光器中的 TEC 进行对泵浦激光器制热制冷的。在内部温度控制电路,首先通过泵浦激光器内部的负温度系数热敏电阻(NTC)间接的对激光器的 LD 进行检测温度。同时温度控制芯片在外围电路中设置有温度电阻桥电路(H 桥),这个 H 桥可以进行模拟温度值设置。这样温度控制芯片通过内部集成的各种 MOSFET 驱动器分析出此时的温度是偏高还是偏低。


在确定激光器的温度值波动时是根据温度设置电路H桥,这样在温度设置点与NTC上的电压之间形成的电势差就是温度控制芯片需要分析的。然而这个数值总会存在误差,所以用到了 PID(比例-积分-微分)控制电路,这 PID 控制电路就是用来消除这个误差的。另外在温度控制芯片中具有各种各样的放大器,广一水泵厂为了消除这些放大器产生的信号误差也是需要通过PID控制电路进行判断分析,然后确定信号的准确度。PID 控制电路就是用来判断误差信号并进一步消除误差的控制电路,然后产生相应的准确的驱动信号。


在接下来就温度控制芯片根据分析出的结果确定是应该进行加热还是制冷。封装在激光器内部的热电致冷片 TEC是控制温度的执行器件,温控芯片通过控制对TEC的驱动电流的方向进行对激光器的加热或制冷操作的。就是这样在激光器内部的温度控制上,通过温度控制芯片循环的对激光器内部温度值得采集并于设定温度值比较,然后TEC进行加热或制冷的工作,保证激光器内部温度处于一个稳定的合适的范围。


第二部分、外部温度控制设计:

广一水泵泵浦激光器外部工作环境的温度控制主要是通过散热风扇进行控制的,在对激光器外部的温度控制上是通过单片机作为核心进行控制。首先单片机通过数字温度传感器采集到温度信号值,然后再通过单片机内编写好的程序分析出采集的温度值是否在设定的温度值范围内,并且在这个范围内又分为多个阶段,如果超出了限定范围就会通过风扇驱动控制芯片对风扇控制进行降温操作,并通过芯片在不同的温度阶段内控制风扇的不同的转速,直到温度降到适合范围内停止。综合这两部分的温度控制电路设计,是分别从激光器内部与外部进行温度的检测控制。这样在温度控制电路上就实现了温度的二级控制方式,这也可以更好的实现温度的恒定控制。


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点击次数:  更新时间:2018-05-17 08:56:17  【打印此页】  【关闭