恒流激光驱动器ATLS1A201D

特征
效率高: ³90%
最大输出电流: 1A
电流输出噪声: 0.05% 
稳定性高: 100ppm/℃
电路良好指示
无电磁干扰
体积小巧
DIP封装
100%无铅，通过RoHS认证
应用
低噪声驱动如下激光二极管：DPSSL, EDFA, 光纤激光器, 直流二极管激光器等。
描述
这种激光驱动器是专为驱动恒流1A的二极管激光器而设计的电子模块，它具有高效率、低噪声、高可靠性、无电磁干扰、体积小巧等特点。图1所示为ATLS1A201D的实物照片。

它具有如下功能：激光器恒流控制，激光器电流监测，过流以及过热保护，激光器电流控制指示，激光二极管状态指示，软启动和关闭。

它带有高稳定性、低噪声的2.5V参考电压，可用来设定输出电流，同时也可作为ADC（模数转换器）和/或DAC（数模转换器）的参考电压。

操作原理

此控制器的方框图如图3所示。关闭控制电路从三个来源获取信号：外部关闭、过流信号和过温信号。当这三者之一被激发时，控制器将关闭。只有当这三个信号均未被激发时，软启动电路才开始启动该低噪声驱动器。

内部的软启动电路启动缓慢，关闭迅速。

高稳定性低噪声的2.5V参考电压，可用来设定输出电流，也可用在ADC和/或DAC上。

该激光驱动器带有激光二极管状态指示电路。当LDGD引脚为高电平时，＞2V，控制回路正常工作。当此引脚为低电平时，<0.3V，激光二极管状态异常，此时在激光二极管上可能存在短路或开路问题。

该产品还带有激光器电流控制指示。此引脚的功能与引脚2LDGD相似，但此引脚是模拟输出，引脚2是数字输出。

电流测量电路监测输出电流，当检测到输出电流超出预设电流值时，关闭驱动器。

图4.1和图4.2所示是一种典型的独立应用电路

在图4.1中，S1是外部关闭开关，通过分别设置SDN引脚高、低电平来打开或关闭控制器。内部芯片控制输入：>1.4V时，驱动器开始工作； <0.95V时，驱动器关闭，正常阈值电压为1.2V。 S1还可用作电子开关，例如带有一个开漏极或带有推/拉输出的微型驱动器的I/O引脚。 参见图5。如果不使用开关（S1）控制激光器，则将SDN引脚悬空。

在图4.1中，LED D1是用来指示激光二极管的工作状态的。当LDGD引脚处于高电平时，>2V，激光二极管控制回路工作正常。当此引脚处于低电平时， <0.3V，激光二极管状态异常，此时在激光二极管上可能存在短路或开路问题。当系统中应用硬件或固件时，LDGD引脚也可以连接微驱动器的数字输入引脚。参见图5。

图5所示是典型的基于微处理器的应用电路

在图4.1中，可调电阻W1是用来设置输出电流的，通过设置LIS引脚电压从0V到2.5V，可使激光器电流从0A到1A线性变化。

激光二极管D2连接在LDA和LDC之间。值得一提的是，电源供给返回端应当连到引脚11 PGND，而激光二极管的负极应当连接到引脚10 LDC。这两个结点不应当在外部连接到一起，它们在控制器在内部已经连接。

启动和关闭驱动器

可以通过将SDN引脚分别设为高电平、低电平这一方式来开启或关闭驱动器。建议按以下步骤操作：

开启：通过给驱动器供电来开启驱动器，然后断开SDN引脚来启动驱动器。

关机：通过拉低SDN引脚的电压来关闭驱动器，停止对VPS引脚供电来关闭电源。

当驱动器不受SDN引脚控制时，将其悬空，依靠电源来开启和关闭驱动器。

调节输出电流

通过调节W1来设置输出电流，W1设定LIS（引脚5）的输入电压。参见图4。输出电流：

I_OUT = 1.0 ´ V_LIS /2.5 (A).

LIS可用DAC来设置，以代替图4.1中的W1。确保DAC的输出噪声低，或者，如果无需进行调制，可在DAC与LIS引脚之间加入一个RC低通滤波器。

调节LIS时，LIO可用来监测输出电流。0V到2.5V的电压设置激光电流在0A到1A之间线性变化。

监测输出电流

通过测量LIO引脚的电压可监测驱动器的输出电流。这一特性对于可提供ADC且需要实时监测电流的微驱动器系统来说非常有用。此引脚可提供与输出电流成正比的低噪音电压信号。

V_LIO (V) = 2.5´ I_OUT / 1.0 (V).

例如，当输出信号是2.5V时，输出电流为1A。

LIO可直接用来驱动ADC，其电压可在调试过程中用万用表测得。

驱动器功率消耗 

驱动器的功率消耗可通过以下公式进行计算：

P_DRIVER = I_IN ´ V_VPS – I_OUT ´ V_LDA，

这里P_DRIVER是驱动器消耗的功率；I_OUT是输出电流；

I_IN是电源供给的输入电流；

V_VPS是电源电压；

V_LDA 是激光二极管上的电压；

η = (I_OUT ´ V_LDA) / (I_IN ´ V_VPS).

当ATLS1A201D的P_DRIVER大于1W时，需要散热片散热。为驱动器散热的方式如下：在ATLS1A201D的上表面金属层和最终产品内部的金属表面之间夹入一片填隙材料来传热。

第一次上电

激光器是昂贵且易损的仪器。焊接过程中连接错误或损害都能够造成驱动器永久损坏。

为了保护激光器，在第一次上电时，我们强烈建议您使用2到4个>1A的常规二极管做成一个“虚拟激光器”，用它替代真正的激光二极管。在上电和断电时，用示波器监测LDA电压，确保不存在过冲电压。同时，在虚拟激光器上串联一个电流表，确保输出电流正确。

全面检查无误之后，拆除虚拟激光器，连接上真正的激光器。

当5V供电时，驱动器输出电压范围在0.5V到4V之间

驱动高压激光二极管

很多激光二极管具有较高的正向电压，例如7V，然而激光驱动器ATLS1A201D的最大输出电压是4V。这部分会提供一种使用该激光驱动器来驱动高压激光二极管的方法。

原理图如图7所示，电源1是激光驱动器的电源，电源2是用来增加激光驱动器的最大输出电压的。

请注意开启电源必须按照以下顺序：开启电源1，然后开启电源2，最后通过拉高SDN（关断）引脚至逻辑高电平来开启激光驱动器。

 关闭激光器电路的顺序是：将SDN引脚拉低至逻辑低电平，然后关闭电源1，最后关闭电源2。

为确保电路正常工作：开启激光器，测量LDA引脚电压，应该在1V到3V之间。在室温条件下，理想的LDA引脚电压应在2V左右。