PDF《应用设 计：电》

一应用设计:电源基于M S P

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0 的S L E D 控制系统的设计 自1

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1 年Kur ba t i v 等 人首次制备 出半导体S L E D以来 ,S I E D 得到 了惊人 的发展 .

特别是近几年 ,其 在光纤陀螺 仪 、光纤 传感 、光时域 发射 仪等方面得 到 了广泛的应用.S LE D兼有LD ;

~ I L ED 的优点,是 一种 自发 辐射 单程光放 大 非相干光 源 ,具有发射谱 宽、高输 出功 率 、体积 小、质量轻的特 点.另外 ,由 干其时 间相干性短和空 间相干性长 ,能 有效地将光耦合进单模光纤. 对于S LED来说 ,其 出射光功率 及 中心波长会随着驱 动电流和管芯温 度的 漂移而发生变化 .为了获得 良好的 光源 性能,S LED管芯的 电流和温度控制精 度必须达到一定 的水平.基于 实现输 出 功率 稳定、可 靠 ,输 出波 长准 确的目的,笔者设计 了基 于M S P

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9 单片机的智能数字化S L E D控制系统. S L E D 特点介绍 系统采用 了美 国D e n s e L i g n t 公 司的 D L― C S

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2 9 N S L E D光源组件 ,它采用 了标 准的D I L l

4 脚带尾纤 的耦合封装 , 内置了热敏 电阻和制 冷器 .内置的热敏 电阻具 有负温度 系数 ,阻值随温度 升高 而减小 ,常温下(

2 5 ℃) 阻值为

1 0 k( .其中,该光源组件的TE C 的制冷 电压最高 为1.8V,制冷 电流为0 .

8 A,在设计 驱今日电子 ・

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0 9 年5 月动电路时注意不要超过这个参数限制. 当光 源工作时,温 度会升高,这 对输 出功率影响很大 .当输入 电流 不变 时 ,输 出功率随温度 的升 高而减小 ,而 且温 度过 高也会影响 光源的使用寿命 . 因此 ,要 想稳定功率 ,解决驱动 电流和 温 度的问题很重要 .S LED的驱动控制 多采 用恒流控制和制 冷器控制 ,当温 度 不变 时 ,输 出光功率就 随 电流增加而 增加.基于上面这 几点特性要求 ,稳 定输 出功率的驱动光 源电路要从控制 驱动 电 流和 制冷器人 手 ,通过 稳定电流 和温度,间接 来稳 定输 出光功率 . 系统结构 原理 系统主要 实现 了恒流 驱动及恒温控 制等功能 .整个系统 由单 片机 控制 .单 片机采用M S P

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0 系列的F

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9 单片机 , 它是TI 公 司推 出的超 低 功耗

1 6 位 单片 中国石油大学 ( 华东)崔海朋 机 ,尤 其 适合 于小型的嵌 入式系统 设计.其集成 l

2 位ADC 和采样保持 电路 , 采样速 度快 ,最高可达2

0 0 k s / s .系统 中 ,电桥 电路 对温敏电阻进 行 电压 采样,送 入ADC 进行转换 ,再经过内部的 PI D 控 制程序 ,通过 DA C

2 输 出一 个电 压来控 制专 用的半导体制冷 器(TE C ) 控 制芯片 ,以达到对SL ED进行温 度控 制的 目的 .恒 流功能 由DA C1 结 合恒流 源 电路来实现.系统 原理 如图1 所示. 恒流源电路设计 系统 对恒流源的要 求是电流 高度稳定 ,漂移和噪声足够 小.采用高精度 D A C作为恒压源 ,再通过V― I 转换 电路 就构成 了数字式恒流 源 ,电路原理如 图2N示.本 系统 采用 美信公 司的 l

2 位串行D A C M A X5

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2 结合两个运放组成 V I 转换 电路 .其中,MAX5

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2 与单 片slED光游模 块r一一一一一一1竺rMS P

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9 图1控制系统原理图 应用设计:电源 机 的通 信 采用 串行 I C 总线,需 注意 的 是其S D A、S C L 管脚在使用时要外接上 拉 电阻. 该恒流源 克服 了模拟式 恒流源 的缺 点 ,可以根据 系统需要 灵活地改变 电流 的大小 ,且其精度 与稳定度 与DA C 精度有关 ,如果采用更高位数 的DAC 就 可以 做成更高精度的恒流源 . 温控电路的设计 1温度采样 电路设 计该光源模块 组件采用温 敏电阻来 反映 管芯 温度 ,温 度采 样 电路如 图3 N 示 .采用 电阻桥式 电路 ,后面 配合专用 的桥式放大 芯片和 电压 调理转换 电路 , 将温敏电阻 变化 引起 的 电压变 化转化为适合 于单 片机 AD C 输入的量 程范 围内. 电路 中桥式放 大器采用 了美信 公司 的M AX4