레이저 다이오드 (LD)의 구동에는 특수 드라이버 회로가 사용됩니다. 그들은 두 가지 방식으로 일할 수 있습니다: 1) 일정한 전압을 생산합니다; 2) LD 부하를 통해 구동되는 정전류를 생성합니다. 두 번째 유형은 설계하고 사용하기가 더 쉽고 구현을위한 다른 회로가 존재합니다. 대부분의 DIY 회로는 LM317 칩을 기반으로합니다. 나는 설계가 쉽고, 큰 범위의 구동 전류를 조절할 수있는 다른 종류의 간단한 정전류 드라이버를 만들기로 결정했다. 제안 된 회로도는 0mA에서 최대 0.5A의 정전류를 싱크 할 수있다. 더 높은 전류가 필요한 경우, 작은 회로도 변경이 필요하다 (주로 하나의 저항 값을 변경). 회로의 주요 활성 부분은 단일 전원 이중 op 앰프입니다. 통합 된 opamp 중 하나는 버퍼로 사용되며, 두 번째는 전압 - 전류 변환기 구성에 사용됩니다. 운전사의 개략도는 그림에 선물된다.

용품:

1 단계: LD 드라이버 작동 원리

Zenner 다이오드 D2와 저항 R4에 의해 5V 기준 전압이 생성된다. 이 전압은 커패시터 C2를 사용하여 걸러지고 버퍼로 연결된 opamp의 입력에인가된다. 버퍼는 접지에 연결된 트리머 전위차계로로드됩니다. 이러한 방식으로 중간 단자에서 전압은 0과 기준 전압 사이에서 변할 수 있습니다. 파워 NMOS 트랜지스터와 함께 두 번째 opamp 전류 변환기 전압으로 작동 - 트랜지스터의 소스 전압은 두 번째 opamp의 입력 전압과 동일합니다. 이 전압은 전류 정의 저항 R5에 나타난다. 생성 된 전류는 Igen = Vin / R5이며, Vin은 R5에 걸리는 전압 강하이고 두 번째 opamp의 입력 전압이다. 저는 5V Zenner 다이오드와 10 Ohm R5 저항을 사용했습니다 - 가능한 최대 발생 전류는 500mA입니다. 높은 전류가 필요한 경우, 기준 전압을 증가 시키거나 R5의 값을 감소시켜야한다. 고전류가 NMOS 트랜지스터를 통해 흐를 수 있기 때문에이를 유지하기에 충분히 강해야합니다.

R5에 의해 생성 된 전력 또한 적절히 소산되어야한다. 내 경우 R5에 의해 생성되는 최대 전력은 2.5W - 5V * 0.5A입니다. 나는 5 와트 저항을 사용했다. 레지스터 R3은 선택 사항입니다. 경우에 따라서는 R1도 마찬가지입니다. R2와 C1은 일부 전압 스파이크로부터 레이저 다이오드를 보호하는 데 사용됩니다.

사용되는 opamp 및 NMOS 트랜지스터에 대한 몇 가지 단어:

전원 NMOS 트랜지스터는 대개 큰 작업 공간을 가지고 있는데, 대부분의 경우 큰 입력 커패시턴스를 가정합니다. 일부 장치의 경우 수십 개의 나노 패러데이에 도달 할 수 있습니다. 이 커패시턴스는 opamp의 용량 성 부하로 나타난다. opamp는 안정성을 잃지 않고 이러한 종류의 큰 용량 성 부하를 구동 할 수 있어야합니다. 일부 opamp는 비슷한 부하에 대해 보상되지만 표준 opamp가 많이 발진합니다. 당신은 신중하게 두 데이터 시트 (opamp 및 NMOS), 전원 NMOS 트랜지스터의 게이트 커패시턴스를 확인하고,이 부하 안정 opamp입니다. 어떤 경우에는, 심지어 opamp는 부하로 특정 NMOS 트랜지스터와 안정적이지 않다, 안정성은 크게 단순한 저항의 사용에 의해 opamp 출력에서 ​​부하를 "분리"하여 향상시킬 수 있습니다. 이것은 회로도에서 R1의 기능입니다. 안정성 문제가있는 경우 R1 값으로 재생하고 안정된 작동을 시도 할 수 있습니다.

LD는 JP2에서 공급되는 JP1에서 연결됩니다.

2 단계: 부품 목록

1 x MAX407 (듀얼 싱글 서플라이 CMOS 저 오프셋 opamp) - 앞에서 언급 한 것과 달리 (PCB는 DIP 패키지 용으로 설계됨) 다르게 사용될 수있다. opamp의 입력 범위에는 접지 레일과 기준 전압.

1 x SSS7N60B (페어차일드 600V 7A DMOS NMOS 트랜지스터) -이 제품을 사용했기 때문에 이것을 사용했다. IFR120과 같은 또 다른 파워 NMOS 트랜지스터를 사용할 수있다.

1 x 5V Zenner 다이오드 (5V 이외에 사용할 수 있음 - R5 값으로 나누어 진 기준 전압은 생성 된 전류의 최대 값을 제공함 -이 전압은 opamp + (1 ~ 2) V의 최대 공급 전압보다 높을 수 없음)

1 x 680 옴 저항기

1 x 200 옴 저항 (생략 가능)

1 x 100 KOhm 레지스터 (10 KOhm - 200 KOhm이 될 수 있음)

1 x 1 Kohm 레지스터

1 x 10 Ohm 5 W 저항 (다를 수 있음, 전력 손실은 다시 계산되어야 함)

1 x 10 KOhm 트리머 가변 저항기 (5KOhm ~ 100KOhm 일 수 있음)

1 x 10 uF 커패시터

1 x 50 uF 커패시터

1 x 100nF (1uF 일 수 있음) 커패시터

추가 부품:

나는 3 가지 타입의 냉각기 (라디에이터)를 사용했다. 하나는 NMOS 트랜지스터를 식히기위한 것이고, 다른 하나는 LD의 하우징을 만드는 것이다.

3 단계: PCB 설계

나는 "독수리"에서 PCB를 디자인했다. 디자인 파일을 다운로드 할 수 있습니다.

나는 다음 접근법을 사용했다.

PCB는 두 개의 전도 층 (바닥과 상단)을 사용하여 설계되었습니다. 팹에서 PCB를 주문하려면 듀얼 메탈 기술을 사용할 수 있습니다. 나는 토너 전사 DIY 방법을 사용했고 나의 PCB는 단일 금속 (단지 하부 금속 층)과 함께있다. 상단 금속층 연결은 사소한 와이어 브리지로 대체됩니다. 토너 이송 "리소그래피"를 위해 준비된 PDF 파일을 다운로드 할 수도 있습니다.

전사 된 토너가 있고 저항성 DVD 마커로 리터치 된 PCB 사진이 그림에 나와 있습니다.

에칭 후 동일한 PCB도 볼 수 있습니다.

4 단계: 솔더링 된 LD 드라이버 PCB

여기 납땜 된 PCB 사진을 보여줍니다. opamp IC 소켓에 배치됩니다. 힘 NMOS에는 그것의 냉각기가 거치된다. 대신 점퍼 (도식에서와 같이)를 사용하여 전선을 직접 납땜했습니다.

5 단계: LD를위한 주택 만들기

이 실험에서는 DVD 버너에서 추출한 LD를 사용했습니다. 렌즈가 달린 자체 소형 하우징이 있지만 고전력의 경우 추가 냉각이 필요합니다.

6 단계: LD 쿨러

큰 전류가 레이저 다이오드를 통해 흐르기 때문에 냉각해야합니다. 시장 (예: Ebay)에서는 특수 냉각 하우징을 사용할 수 있지만 직접 제작하기로 결정했습니다. 그 목적을 위해 나는 몇 가지 이용 가능한 재료를 사용했다: 두 개의 알루미늄 냉각기, 너트와 볼트.

처음에는 더 큰 쿨러 중간에 구멍을 냈습니다. 그 후 원형 파일을 사용하여 원래의 주택에 배치 된 LD에 정확히 전달하도록합니다.

7 단계:

나는 너덜 너덜 한 부분을 발견했다. LD는 원래의 주택 바닥 벽과 같이 두껍다. 나는 같은 두께로 그것을 신청했다. 너트의 측벽 중 하나를 더 얇게 만들어야합니다. 사진은 제출 후 어떻게 보이는지, 그리고 그것이 더 차가운 곳에 머무르는지를 보여줍니다.

8 단계:

LD 터미널 연결선에 쿨러 구멍을 뚫고 구멍을 뚫었습니다.

9 단계:

다음 단계는 전선을 LD 터미널에 납땜하는 것이 었습니다. 당신은 LD 데이터 시트의 단자 중 무엇이 무엇인지를 확인해야합니다 (그림과 같이 될 수 있지만, 다른 방법으로 배열 될 수도 있습니다). 네거티브 케이블과의 우발적 인 단락을 방지하기 위해 열 수축 케이블 슬리브를 양극 와이어에 연결했습니다.

10 단계:

마지막으로 나는 전체 주택을 조립했습니다 - 작은 판이 볼트로 고정되어 LD 원래의 주택을 누르고 있습니다. 냉각을 향상시키기 위해 실리콘 열 페이스트를 몇 개 넣었습니다.

11 단계:

LD 하우징을 완성한 후 테스트하기 전에 트리머를 최소 전류 구동 위치로 돌 렸습니다. LD 모듈을 드라이버에 연결하고 6-7V로 설정된 전원 공급 장치 소스에 연결했습니다.

나는 모든 특수 전위 (기준 전압, 두 번째 opamp의 입력에서의 전압, NMOS 트랜지스터의 소스에서의 전압 - R5의 상단 단자와 동일, LD에 대한 전압 강하)를 측정했다. 나는 공급 전압을 10V로 조정했다. 말. 주의 최대 opamp의 최대 공급 전압은 무엇입니까! 그 후 나는 포텐셔미터를 천천히 돌리면서 R5 이상의 전압을 증가시키고 LD를 통해 전류를 증가시키기 시작했다. LD의 트리거 전류에 도달하면 LED가 켜집니다. LD를 통해 흐르는 전류를 쉽게 예측할 수있어 R5의 상단 단자에서 전위를 측정하고 R5에서이를 나눕니다.

LD를 통해 허용되는 최대 전류는 레이저 다이오드가 파괴 될 수 있기 때문에 초과하지 않아야합니다.

제시된 드라이버는 레이저 다이오드를 구동하는 대신 LED 구동에도 사용할 수 있습니다. 두 번째 그림은 밝은 흰색 LED가 장착 된 드라이버를 보여 주며 약 10 mA 구동 전류를 가라 앉습니다.

LD의 구동을 제외하고, LED는 구동 장치가 다른 센서, 전류 기준 회로 및 기타 전기적 및 물리적 실험을위한 시간 전류에서 일정한 온도와 공급 및 일정한 전류를 생성하는 데에도 사용될 수 있습니다. 이 목적을 위해 중요한 것은 Zenner 다이오드를 온도 전압에서 안정적으로 유지하는 것입니다. 선택한 opamp 매우 작은 오프셋 및 매개 변수 온도 드리프트 있습니다. R5는 작은 TCR로 선택해야합니다.

또 다른 가능한 응용 프로그램:

시간이 지남에 전자 취미 애호가들은 다양한 다이오드를 수집합니다. 그들 사이에는 많은 제너 다이오드가 있습니다. 때로는 라벨을 읽고 클램핑 전압이 무엇인지 알기가 불가능합니다. 제시된 정전류 드라이버는 측정 및 기능 검사에 사용될 수있다. 트리머 전위차계가 켜져 ~ 1mA 전류가 흐르고 있어야합니다. R5의 상단 단자의 전압은 ~ 10mV입니다. Zenner 다이오드는 LD의 위치에 연결해야하지만 반대의 방법으로 연결해야합니다 (공급선에 연결된 음극, NMOS 트랜지스터에서 나오는 전선의 양극 단자). 제너 다이오드를 통한 전압 강하가 측정되어야한다. Zenner 다이오드의 전압을 지속적으로 모니터링하면 Zenner 다이오드의 전압이 안정 될 때까지 전류가 증가합니다. 이것이 클램핑 전압입니다. 넓은 범위의 다른 Zenner 다이오드를 측정하려면 공급 전압을 가능한 한 최대 값으로 설정해야합니다 (opamp 칩의 최대 공급 전압을 기억하십시오!). Zenner 다이오드에서 측정 된 전압 강하가 ~ 0.5-0.7V 인 경우 이는 연결 오류입니다. 단자는 교체해야합니다.