道路状况传感器激光管功率控制电路设计

　　摘要：文章介绍了红外遥测式道路状况传感器的激光二极管的控制电路，电路具有功率稳定性好、连续可调的特点，主要包括驱动芯片、脉宽控制恒流源电路、温度检测及补偿电路，经试验验证该电路减小了光谱的温度漂移，提高了激光二极管发光功率的稳定性。

　　概述

　　道路状况传感器根据水、冰、雪的不同红外光谱特性，通过对干燥路面反射的光谱信息和有覆盖物的情况下得到的光谱信息的对比，实时检测路面的干、潮及湿状态，测量水、冰、雪的覆盖类型和覆盖厚度。传感器使用单色性好、体积小、工作电压低的激光二极管提供阵列式多光谱，根据光电管的性能，要使光谱稳定，光功率必须稳定，功率的稳定性直接关系到仪器的测量精度和范围，是影响仪器性能好坏的关键因素。系统利用专用驱动芯片和温度自动补偿技术实现功率的稳定，同时利用激光二极管功率的PWM恒流电路实现功率的连续可调。

　　电路组成和工作原理

　　电路主要由驱动电路、脉宽控制恒流源电路、温度检测及补偿电路、单片机处理系统等电路组成，结构如图1。各单元主要功能：驱动电路采用集成激光管驱动芯片iC-WKN，使用少量器件利用激光二极管光反馈电流调整供电功率，提高激光管输出功率的稳定性;脉宽控制恒流源电路利用PWM脉宽调制信号控制参考电流实现光功率的连续可调;温度检测及补偿电路自动调整激光管工作温度，使其工作在一定范围的温度内，减小环境温度变化对激光管输出功率的影响;滤波电路主要由稳压电源和滤波网络组成，能使激光管电源输出稳定的电流并具有很小的纹波系数。

　　重点单元电路的设计

　　驱动电路设计

　　激光器控制片iC—WKN是德国iC—Haus公司的产品。它集成了一部分半导体激光器的保护电路，可以对激光器进行更有效的保护。芯片具有2个监控引脚，可以通过改变外部电阻调节激光器的输出功率，还可利用外部可调节电流源对激光器的输出功率进行连续调制。该芯片可取代常见的半导体激光器驱动电源中复杂的模拟电路部分，在对半导体激光器进行驱动的同时方便地控制其输出功率。根据光电管的工作原理，在反向电压不变的情况下，激光管监视电流的大小与光的强度成正比，当功率稳定时，激光管监视电流是不变的，控制IMDK即可控制激光管功率，公式如式1：