iC-WK, iC-WKL Applikationshinweise - iC-Haus

iC-WK, iC-WKL Applikationshinweise
CW-TREIBER FÜR LASERDIODEN AB 2.4 V
Ausgabe 19.06.02, Seite 1/3
INHALT
1.
Applikationshinweise
. . . . . . . . . . . Seite 1
2.
Dimensionierungshinweise
. . . . . . Seite 3
1. APPLIKATIONSHINWEISE
Bilder 1 bis 3 zeigen jeweils die CStandardbeschaltung" des iC-WK/L mit einer N/P/M-Typ-Laserdiode.
Wegen der vergleichsweise kurzen Einschaltzeit kann
der iC-WK/L durch einfaches Ein- und Ausschalten
der Versorgungsspannung bis ca. 1 kHz gepulst werden.
+VB
C2
100nF
C3
100nF
C1
1µF
C4
2.2nF
R1
200 ...50k
Bild 1: Beschaltung für N-Typ-Laserdioden
(Kathode MD an Anode LD)
+VB
+VB
C2
100nF
C3
100nF
C2
100nF
C3
100nF
C1
1µF
C1
1µF
C4
2.2nF
R1
200 ...50k
Bild 2: Beschaltung für P-Typ-Laserdioden (Anode
MD and Kathode LD)
C4
2.2nF
R1
200 ...50k
Bild 3: Beschaltung für M-Typ-Laserdioden (gemeinsame Kathode von LD und MD)
Bild 4 zeigt eine Möglichkeit den internen Stromspiegel für den P-Typ-Betrieb zur Analogmodulation zu
nutzen. Auf diese Art und Weise kann die Laserleistung durch einen zusätzlichen Strom aus Pin MDK
Cgedimmt" werden. Ideal hierfür ist eine gesteuerte
Stromquelle. Bei der Verwendung einer Spannungsquelle (z. B. D/A-Wandler) plus Widerstand (Rmod) ist
zu beachten, dass sich der Modulationsstrom aus
dem Spannungsabfall an Rmod geteilt durch Rmod
berechnet. Das Potenzial an MDK ist hierbei VB2*UBE.
Bild 4: Benutzung des zweiten Monitoreingangs zur
Modulation (N-Typ-Laser)
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Wie in Bild 5 gezeigt, ist die Analogmodulation auch
bei Verwendung einer P-Typ-Laserdiode über Pin
MDA möglich. Der Modulationsstrom ergibt sich auch
hier aus dem Spannungsabfall an Rmod geteilt durch
Rmod. Das Potenzial an MDA ist konstant 0.5 V. Unter Umständen ist beim iC-WK ein zusätzlicher Abblockkondensator parallel zu R1 notwendig (s. hierzu
auch Bild 8). Achtung, im Gegensatz zur Schaltung
in Bild 4, ist hier auch eine Laserleistungserhöhung
möglich!
+VB
C2
100nF
C3
100nF
C1
1µF
C4
2.2nF
Rmod
D/A
R1
200 ...50k
Bild 5: Analogmodulation beim P-Typ-Laser
Für höhere Laserdiodenströme kann die in Bild 6 gezeigte Schaltung eingesetzt werden. R2 bestimmt den
Stromanteil, den der iC-WK/L übernimmt. Mit R2 =
16 S sind dies bei UBE(Q1) = 0.7 V etwa 44 mA (ca.
45 mA sind optimal). RGND bestimmt die ÜberstromAbschaltschwelle. Mit RGND = 3.3 S sind dies bei
UBE(Q2) = 0.65 V etwa 200 mA. Diese Werte müssen
entsprechend den eingesetzten Transistoren und der
gewünschten Abschaltschwelle angepasst werden.
Q2 kann ein Kleinsignaltransistor sein, z. B. ein
BC237. Q1 muss entsprechen dem benötigtem Laserdiodenstrom ausgewählt werden, z. B. ein BD139.
Mit CMOS-Pegeln läßt sich die Schaltung an ENA
einfach schalten.
1
GND
2
CI
3
AGND
iC-WK/L
LDK
8
LDA
7
R
C3
VP
220nF
C4
+
-
2.2nF
6
VCC
0.5V
ENA
C1
PLDK
M1
1µF
4
MDA
MDK
5
MDA
R1
200 ..
50k
AGND
WKGND
Q1
R2
16
RB
Q2
GNDI
100
RGND
3.3
VN
Bild 6: N-Typ-Schaltung für höhere Laserdiodenströme
VP
Bild 7 zeigt ebenfalls eine Schaltung für höhere Laserdiodenströme, hier allerdings speziell für P-TypLaser. Prinzipiell lassen sich auch mit der in Bild 6 gezeigten Schaltung P-Typ-Laser betreiben. Die Schaltung in Bild 7 erlaubt es jedoch, das Laserdiodengehäuse (= gemeinsamer Anschluss) mit der Schaltungsmasse zu verbinden.
RGND
6.8
RB
Q2
100
Q1
1
GND
iC-WK/L
WKGND
LDK
8
R2
15
R
CI
2
CI
LDA
7
220nF CI
+
3
-
AGND
6
VCC
C1
0.5V
1µF
MDK
4
MDK
MDA
5 MDA
R1
200 ..50k
AGND
VN
Bild 7: P-Typ-Schaltung für höhere Laserdiodenströme
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In Cgestörter" Umgebung kann es vorkommen, dass
beim iC-WK die integrierte Sicherheitsabschaltung
(MDA-Monitor) ungewollt ausgelöst wird. In der Regel
gelangen die Störungen über die Versorgungsspannung oder über Verbindungskabel zwischen Treiber
und Laserdiode ins System. Deshalb sollte die Versorgungsspannung möglichst gut abgeblockt sein und
die Zuleitungen zur Laserdiode kurz gehalten werden.
Sollte es dennoch zur Abschaltung kommen, kann
dies mit C5 wirkungsvoll unterdrückt werden. Da C5
die Rückkopplung verlangsamt und die Regelung damit zum Schwingen neigt, dürfen C5 max. 47 pF und
R1 max. 25 kS betragen. C3 muß auf mind. 220 nF
vergrößert werden. C1 sollte zu 2.2..4.7 µF gewählt
werden und darf keinesfalls ein Tantal-Elko sein.
+VB
C2
100nF
C3
220nF
C1
2µF
C4
2.2nF
C5
20pF
R1
200 ...25k
Bild 8: N-Typ-Schaltung mit Spike-Filterung für den
Einsatz in Cgestörter" Umgebung
2. DIMENSIONIERUNGSHINWEISE
Bauteil
Bereich
Bemerkung
R1
200 S..50 kS
ca. 2 kS
Einstellung der Laserleistung, Auswahl je nach Laserdiode
Beispiel: R1 = V(MDA) / I(MD)@I(LD)nom = 0.5 V / 0.25 mA = 2 kS
R2
ca. 16 S
Einstellung des Arbeitspunktes, Auswahl je nach Q1
Beispiel: R2 = UBE(Q1)@I(LD)nom / 45 mA = 0.7 V / 45 mA = 15.56 S
RGND
ca. 3.3 S
Einstellung der Stromabschaltschwelle, Auswahl je nach Q2 und
gewünschter Abschaltschwelle I(LD) off
Beispiel: RGND = UBE(Q2)@I(LD)off / I(LD)off = 0.65 V / 200 mA = 3.25 S
C1
100 nF..1 µF..
Keramischer Siebkondensator für die Laserdiodenversorgung
C2
(0)..100 nF
Optional, kann bei ausreichender Siebung durch C1 entfallen
C3
22 nF..
Auswahl je nach Laserdiode und Wert für R1
Beispiel: Für eine typ. Laserdiode mit I(LDK) = 35 mA und I(MD) = 0.25 mA
genügen 100 nF.
C4
1 nF..10 nF
Optional, keramischer ESD-Schutzkondensator
C5
(0)..47 pF
Optional, keramischer Filterkondensator
M1
Optional, Schalttransistor
Q1
Optional, Kleinsignal- oder Leistungstransistor, je nach Laserdiodenstrom
Q2
Optional, Kleinsignaltransistor