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半导体激光器可靠性评估系统设计

2012-06-28 09:58
天堂的苦涩
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  由于本可靠性评估系统不仅可以对小功率半导体激光器进行可靠性试验,还可用于大功率器件的可靠性测试,因此要求驱动电路能够输出较大的驱动电流。本设备驱动电路采用工作电流非常大的功率MOSFETs作为电流控制器件。考虑到在输出电流最大情况下,如果使用一个MOS管,则发热情况非常严重,所以本系统采用四片并联形式。此外,由于大功率器件的参数一致性较差,所以应通过晶体管特性曲线图示仪挑选一致性较好的器件(其中R11~R14为均流电阻),以及进一步确保流过每个MOS管的电流基本相等,防止个别管子过热而影响系统的正常工作。图2中Rt为热敏电阻,具有负温度系数,当激光器驱动电流升高时,MOS管的发热使Rt阻值下降,MOS管栅极电压降低,漏极电流下降,完成了硬件系统的电流调整,提高了系统稳定性。本设计有效的保护措施之一是采用继电器保护。激光器两端并联的常闭继电器不仅可以避免激光器受到静电的损坏,还可以通过设置继电器的开关顺序有效防止电源接通和断开瞬间浪涌电流对激光器的损坏。

  2.3温度控制环节

  由于半导体激光器的寿命较长,因此通常采用高温加速寿命测试方法,得到高温下寿命后,再根据加速寿命数学模型得到器件常温或其他温度条件下的工作寿命。温度控制系统主要用于提供半导体激光器老化和寿命实验的工作环境,包括加热器件、均热板、温度传感器和温度调节等几部分。由于本系统可同时对大批激光器(最多50只)进行可靠性试验,为了保证各激光器能在相同温度条件下进行可靠性试验,本设备将均热板分为两个工作区,每个区温度单独控制,以确保各激光器工作温度相同。温度采用PID调节控制,可调精度达±0.5℃。温度控制环节有单独的显示部件,可预置工作温度,实时显示当前工作温度。

  3系统软件设计

  系统软件部分包括主程序、键、显示及电流控制模块。在系统加电后,主程序首先完成系统初始化,其中包括12位A/D转换芯片MAX187、12位D/A转换芯片MAX531、串行口、中断、定时/计数器等工作状态的设定,从x5045种读取预置参数并显示预置值等。然后扫描获取键值,执行相应功能子程序。当启动键按下后,根据预置值计算对应输出的数字量送D/A,进行闭环反馈调整(图3)。在电流调整过程中,用PID算法进行控制。

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