半导体激光器自动功率控制电路设计

　　当C_IN为低电平时，场效应管Q3导通，Q4截止，5V电压通过15k电阻向3300μF电容充电;而当C_IN为高电平时，Q4导通，Q3截止，电容又通过100kΩ电阻向地回路放电。图3中的箭头方向指明了电容充放电时的电流流向。运算放大器A3构成电压跟随器将后级电路与电容充放电级隔离，避免后级电路输入电阻对电容充放电时间常数产生影响。这里，选取3300μF大电容是为了让电容电压值缓慢变化，这有助于稳定电容电压值。当电路停止工作后，需要对3300μF电容进行放电，而100k电阻对它的放电速度非常缓慢，因此设计了Q5通路，通路上的1k电阻可在电路停止工作后迅速对大电容放电。

　　为了对电容充放电过程进行定量分析，可将充放电电路等效成如图4所示的电路模型：

　　假设在t=0时刻，U_C=0，根据电路理论，易得电容电压U_C随时间t的变化关系式为：

　　式中，U₀为电容放电初始电压。

　　如将(2)式中各参数分别取值为E=5V，R=15kΩ，C=3300μF;(3)式中各参数分别取值为U₀=5V，R=100kΩ，C=3300μF，根据表达式，仿真得到电容电压随时间变化的波形如图5所示。

　　图5表明，对于以上选取的这组电阻电容值，在4.3V电压附近，电容的充电速率为14mV/s、放电速率为13mV/s，说明电容在4.3V附近的充放电速率不仅较慢，而且基本一致，这对稳定电容电压将很有效果。因此，电路在实际运行过程中，需要将电容电压维持在4.3V附近，这需要通过调整电路其他部分元件的取值来实现。

　　反馈回路

　　一般，蝶形封装激光器中均自带有PIN或PD光电探测器用于探测光强，光电探测器能够得到与检测光强成一定比例关系的电流信号，通过对该电流信号进行电压转换、放大处理即可得到实用的监测信号，这一过程可以体现于图6。

　　MAX4008是一款高精度电流检测芯片，在光纤应用中专门用于检测PD或PIN光电探测器的电流，它的REF引脚是参考电流输入引脚，OUT引脚是检测电压输出引脚，其电压值大小与REF引脚电流成正比关系。当REF参考电流在250nA到2.5mA范围内变化时，MAX4008的检测精度可维持在5%以内;在精度放宽到10%的前提下，检测电流范围可扩展到10nA到10mA。MAX4008的输出电压U_MAX4008与参考电流I_REF的关系式为：

　　U_MAX4008(mV)=I_REF(mA) (4)

　　由此，250nA~2.5mA的REF参考电流值对应的输出电压范围是0.25mV~2.5V。