道路狀況傳感器激光管功率控制電路設計

摘要：文章介紹了紅外遙測式道路狀況傳感器的激光二極管的控制電路，電路具有功率穩定性好、連續可調的特點，主要包括驅動芯片、脈寬控制恒流源電路、溫度檢測及補償電路，經試驗驗證該電路減小了光譜的溫度漂移，提高了激光二極管發光功率的穩定性。

關鍵詞：驅動電路；脈寬控制恒流源電路；溫度檢測及補償電路；單片機處理

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.006

*基金項目：中國氣象局科研專項經費項目2010－2011年公益性行業（氣象）EYHY201006045

道路狀況傳感器根據水、冰、雪的不同紅外光譜特性，通過對干燥路面反射的光譜信息和有覆蓋物的情況下得到的光譜信息的對比，實時檢測路面的干、潮及濕狀態，測量水、冰、雪的覆蓋類型和覆蓋厚度。傳感器使用單色性好、體積小、工作電壓低的激光二極管提供陣列式多光譜，根據光電管的性能，要使光譜穩定，光功率必須穩定，功率的穩定性直接關系到儀器的測量精度和范圍，是影響儀器性能好壞的關鍵因素。系統利用專用驅動芯片和溫度自動補償技術實現功率的穩定，同時利用激光二極管功率的PWM恒流電路實現功率的連續可調。用集成激光管驅動芯片iC-WKN，使用少量器件利用激光二極管光反饋電流調整供電功率，提高激光管輸出功率的穩定性；脈寬控制恒流源電路利用PWM脈寬調制信號控制參考電流實現光功率的連續可調；溫度檢測及補償電路自動調整激光管工作溫度，使其工作在一定范圍的溫度內，減小環境溫度變化對激光管輸出功率的影響；濾波電路主要由穩壓電源和濾波網絡組成，能使激光管電源輸出穩定的電流并具有很小的紋波系數。

驅動電路設計

激光器控制片iC—WKN是德國iC—Haus公司的產品。它集成了一部分半導體激光器的保護電路，可以對激光器進行更有效的保護。芯片具有2個監控引腳，可以通過改變外部電阻調節激光器的輸出功率，還可利用外部可調節電流源對激光器的輸出功率進行連續調制。該芯片可取代常見的半導體激光器驅動電源中復雜的模擬電路部分，在對半導體激光器進行驅動的同時方便地控制其輸出功率。根據光電管的工作原理，在反向電壓不變的情況下，激光管監視電流的大小與光的強度成正比，當功率穩定時，激光管監視電流是不變的，控制IMDK即可控制激光管功率，公式如式1：

定的加熱功率。

單片機處理系統

單片機采用Silicon Labs公司的芯片C8051F310。該單片機包含了256字節RAM，8K FLASH 程序存儲器，可以在系統內編程，不需特別的編程電壓。采用單片機內部10位A/D，既提高了可靠性、穩定性，又節省了外部電路使設計更簡潔。程序部分采用C51進行編程，主程序工作流程如圖5所示。