EPC9126/EPC9126HC開發(fā)板：高電流脈沖激光二極管驅動器的快速指南

在激光二極管驅動領域，EPC9126和EPC9126HC開發(fā)板憑借其獨特的性能和設計，成為了電子工程師們關注的焦點。今天，我們就來深入了解一下這兩款開發(fā)板。

文件下載：EPC9126HC.pdf

開發(fā)板概述

EPC9126和EPC9126HC開發(fā)板主要用于驅動激光二極管，能夠產生總脈沖寬度小于3 ns（半幅度脈沖寬度）的高電流脈沖。開發(fā)板配備了EPC2212或EPC2001C（HC版本）增強模式（eGaN?）場效應晶體管（FET）。其中，EPC2212是一款符合AEC - Q101汽車標準的100 V FET，能夠產生高達75 A的電流脈沖；EPC2001C則是一款100 V FET，可產生高達150 A的電流脈沖。這兩款開發(fā)板使用相同的印刷電路板，只是在不同的FET之外，有一些小的組件變化。由于它們的基本設計和性能幾乎相同，所以用EPC9126xx來統(tǒng)稱這兩款開發(fā)板。

開發(fā)板還配備了EPC9989插入板，它有一系列可分離的5 mm方形插入式PCB，上面有不同激光器的焊盤以及其他各種焊盤。使用插入板可以安裝多種不同的激光器或其他負載，同時仍能使用EPC9126xx開發(fā)板。不過，開發(fā)板不包含激光二極管，需要用戶自行提供。

性能參數(shù)

安全警告

這款開發(fā)板能夠驅動激光二極管產生高峰值功率的光脈沖，這些脈沖可能會造成永久性視力損傷。激光二極管可能會發(fā)出不可見的紅外（IR）光，同樣會導致永久性視力損傷。因此，用戶必須嚴格遵循正確的激光安全程序，以防止視力受損。

搭建與操作

準備工作

在搭建和操作EPC9126xx開發(fā)板之前，一定要仔細審查激光安全注意事項，遵守所有必要的激光安全要求，包括使用個人防護設備（PPE），必要時咨詢合格的安全人員。

具體步驟

1. 安裝激光二極管或其他負載：在關閉電源的情況下，使用EPC9989插入板來安裝激光二極管或其他負載。
2. 連接電源：將輸入電源總線連接到 +V (J2)，將接地/返回連接到 –V (J2) 或GND；同時將邏輯電源（7 - 12 V VDC）連接到 +VLogic 或GND。
3. 連接信號脈沖發(fā)生器：將信號脈沖發(fā)生器連接到輸入J5。J5在EPC9126上端接50 Ω，設計用于5 V邏輯輸入。信號輸入能夠處理高達0.25 W RMS（3.5 V RMS）的功率，對應于5 V時50%的占空比。
4. 連接測量設備：使用50 Ω電纜將其余測量SMA輸出連接到示波器，并將示波器輸入設置為50 Ω阻抗。
5. 開啟電源：先開啟邏輯電源電壓，使其在規(guī)格范圍內；再開啟總線電壓，使其在規(guī)格范圍內。
6. 開啟脈沖源：開啟脈沖源，并通過輸出和任何額外的探測來觀察開關操作?？梢允褂眠m當?shù)?a target="_blank">光電接收器觀察激光二極管的輸出。
7. 調整參數(shù)：一旦系統(tǒng)開始運行，可以根據(jù)需要在工作范圍內調整總線電壓、輸入脈沖寬度和脈沖重復頻率（PRF），并觀察系統(tǒng)行為。
8. 關閉系統(tǒng)：關閉系統(tǒng)時，按照上述步驟的相反順序進行操作。

測量注意事項

在測量高頻內容開關節(jié)點時，要特別注意避免使用長接地引線。正確的測量方法是將示波器探頭尖端穿過開關節(jié)點上的大過孔（為此目的而設計），并直接將探頭接地到提供的GND端子上。

工作原理

EPC9126xx作為電容放電式激光二極管驅動器，其基本工作原理是通過激光二極管釋放儲能電容 {C10, C11, C12, C13, C14} 中的能量，然后通過電阻組 {R2, R3, R5, R6} 對這些電容進行充電。

放電過程由輸入脈沖控制，該脈沖通過SMA連接器J5輸入，J5在開發(fā)板上端接50 Ω。當輸入為高電平時，柵極驅動器開啟Q1，使電容通過激光二極管放電；當輸入為低電平時，Q1關閉。如果功率回路中仍有電流，二極管D1、D2（如果用戶添加）可以導通，幫助防止激光和FET過電壓。

激光二極管或負載考慮

EPC9126xx可以直接用于安裝激光二極管或其他負載。不過，由于許多激光供應商的安裝焊盤不同，為了優(yōu)化驅動器性能并保持所需的靈活性，可以使用插入式PCB。EPC9126xx Rev. 3配備了EPC9989插入式PCB，它有各種5 mm方形插入式PCB，可以從板上取下。這些插入板的頂面有各種焊盤，可以容納多個表面貼裝激光二極管、一個MMCX連接器以及多種適合各種可能負載的圖案。

推薦的插入板使用步驟如下：

1. 在EPC9126xx PCB的U2焊盤上涂抹焊膏。
2. 在插入板頂面的適當焊盤上涂抹焊膏。
3. 將所需的插入板底面朝向EPC9126xx的U2焊盤小心放置。
4. 將激光二極管或所需負載放置在插入板上。
5. 使用推薦的溫度曲線進行回流焊接，強烈建議使用能夠滿足推薦焊接規(guī)格的回流爐，也可以根據(jù)用戶經驗使用其他回流方法。

測量考慮

開發(fā)板上的SMA插孔用于測量電路中的多個電壓，包括柵極驅動輸入、Q1柵極電壓、Q1漏極電壓、儲能電容的充電電壓以及放電電容電流測量分流器的感應電壓。所有測量點都設計為端接50 Ω，因此在查看波形時，示波器輸入應設置為50 Ω輸入。理想情況下，未使用的輸入也應端接50 Ω負載，以防止探頭產生額外的諧振。

SMA測試點特性

電流分流器

電流分流器用于估計放電電容電流。開發(fā)板通過精心選擇電阻和補償網(wǎng)絡來減少電流分流器的電感效應，但它是在電流測量精度和對激光驅動器性能的影響之間進行的折衷。如果需要更準確的分流器波形測量，可以更換分流電阻，但這可能會導致電容電壓測量誤差和功率損耗增加。

其他特點

窄脈沖發(fā)生器

許多信號發(fā)生器無法產生準確的短脈沖，EPC9126xx包含一個窄脈沖輸出功能，通過德州儀器LMG1020數(shù)據(jù)表第8.2.2.2節(jié)中給出的方法控制。正常操作時，位置6應處于ON狀態(tài)，位置1到5應處于OFF狀態(tài)，此時輸入到J5的脈沖將直接傳遞到柵極驅動。

元件修改

儲能電容 {C11, C12, C13, C14, C15} 的值以及充電電阻 {R2, R3, R5, R6} 可以根據(jù)需要進行修改。在極端情況下，如果不需要電容放電脈沖，可以將電阻減小到0 Ω。

總結

EPC9126/EPC9126HC開發(fā)板為驅動激光二極管提供了一個強大而靈活的解決方案。通過合理的搭建和操作，工程師們可以充分發(fā)揮其性能，滿足不同的應用需求。在使用過程中，一定要注意安全，并根據(jù)實際情況進行參數(shù)調整和元件修改。你在使用這類開發(fā)板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。