Laserdiodentreiber mit Strömen von 10A oder mehr ...

[VDX]

Hi,

bin aktuell wieder am Umbauen/Optimieren meines "intelligenten" Laserdiodentreibers mit modulierten Pulsen und Strom bis 10 Ampere (oder auch mehr).

Hier ein paar DSO-Bilder von den Puls-Flanken ohne Filter-Kondensator (mit einem passenden Kondensator sind die Spitzen weg und der Anstieg/Abfall minimal länger) - der Wert zeigt den Spannungsabfall an einem 0.1 Ohm-Widerstand in einer "Halbbrücke" - für den korrekten Strom ist das dann x20 ... also 100mV => 2Ampere! ... bei >10.2A macht das Netzteil schlapp

2A_3A.jpg

4A_6A_8A_10A.jpg

Mit dem Teil komme ich auf bis zu 200kHz bis 3A (für die blauen Laserdioden) bzw. bis zu 50kHz bei 10A (für die 9Watt-IR-Laserdioden).

Hab' die auch schon parallel betrieben, um die "fetten" Coherent-Dioden und UV-LED-Strahler mit Strömen bis zu 35A zu betreiben - ist dann auch kein so großer Unterschied mehr (außer höheren Strom)

Viktor

[jojo]

Also ehrlich, dass Einschwingverhalten und die Spikes sind nicht wirklich toll.
Würde ich so nicht akzeptieren, wenn ich so ein Teil hätte.
Vor allen, weil ja 50KHz nicht wirklich die Welt sind.

mit einem passenden Kondensator sind die Spitzen weg und der Anstieg/Abfall minimal länger

Wenn die eine Bildreihe die Signale MIT Kondensator zeigt, dann ist auch das nicht so toll.
Die Schaltung scheint grundlegend falsch dimensioniert zu sein.
Zwar kann man immer "irgendwie" was mit einem Kondensator in der Schaltung wegdrücken, aber besser ist es, die Schaltung gleich optimal zu dimensionieren.
Ich tippe hier mal auf zu schlechten (billigen) 08/15-OPAmp in der Schaltung.

Gruß

Joachim

[VDX]

Hi Joachim,

nein, die Bilder zeigen alle die Flanken ohne Filterkondensator - mit wären diese Spitzen weg.

Der Treiber ist aktuell für 2A ausgelegt, was in dem ersten Teil-Bild ohne Spitzen, nur mit dem Einschwinger zu sehen ist - damit bekomme ich auch um die 200kHz hin ... mit etwas Tuning auch bis knapp 1MHz.

Mit den anderen Bildern wollte ich eigentlich nur zeigen, wie sich die Einschalt-Flanke verändert, wenn der Strom größer wird - hier fängt es bei 3A an und ich habe erstmal bei 10A aufgehört, weil das Netzteil abschaltet

Mit einer jeweils genau zum Maximalstrom passend abgestimmten Filterstufe wird das auch bei höheren Strömen sauber, allerdings ist dann der Anstieg und Abfall auch entsprechend langsamer, so daß dann auch die möglichen Maximal-Frequenzen geringer werden.

Hast du eine Schaltung, die über 5 Ampere ohne Einschwinger oder Spikes mit einer "Minimalbeschaltung" bis über 100kHz läuft? - daran beißen sich aktuell einige Firmen die Zähne aus

Viktor

[VDX]

... hier mal die Kurven "mit" Filter bei 10 Ampere - links mit einem "5A-Vorfilter" bei 4.7nF Resonanzfrequenz, der bei >6A im unteren Bereich auch schon einen leichten Spike zeigt ... und rechts ein "perfekter" mit 22nF, der auch bei >30A noch sauber durchschaltet.

Allerdings sind die damit möglichen Maximal-Frequenzen wegen dem langsamen Anstieg (>100µs!) auch deutlich geringer:

4_7nF-22nF - 10A.jpg

Viktor

[medusa]

Das Projekt ist interessant, denn mit so einem Treiber könnte man vielleicht eine Pumpdiode für Farbstofflaser betreiben.

Die Laserfarbstoffe haben ja alle das Problem mit den metastabilen Triplettniveaus, die magische Zahl ist deshalb über den Daumen eine Pulsdauer von einer Mikrosekunde. Was umgerechnet einer Frequenz von 1MHz entspricht, und da bist Du ja nahe dran.

Natürlich würde man einen Farbstofflaser nicht mit dem vollen Megahertz pumpen sondern nur mit Mikrosekunde-Pulsen mit vielleicht ein paar hundert Hertz.

[VDX]

... was für Ströme brauchst du da?

Ich habe gute Erfahrungen mit "parallelschalten" von Stromreglern - abgesehen von Timing-Unterschieden (was sich aber nur in einer Art "Treppenstufe" der Anstiegsflanke zeigt), kann ich praktisch beliebig viele Stromtreiber zusammenschalten -- nur die Anschlüsse und Verbindungskabel müssen mit dem Strom auch zurechtkommen.

Es sollte also nicht viel dagegensprechen, z.B. 10 oder mehr "kleine, schnelle" Regler mit 2A Einzelstrom zusammanzuschalten, um Pulse mit 20A oder mehr zu bekommen

Viktor

[VDX]

... neben meinen 975nm-Dioden mit 30 Watt aus einer 0.1mm Faser habe ich auch noch ein paar 808nm-Dioden.

Letztens habe ich von einem Fori eine "fette" Coherent-Diode bekommen - die Diode selber ist nicht so groß, nur die "Strahlformung" im Gehäuse:

Coherent-Diode Draufsicht.jpg

Coherent-Diode Seite.jpg

Das Teil fängt erst bei 18 Ampere an zu lasern und hat laut Zettel an der Seite bei 35 Ampere "nur" 13 Watt ...

Viktor

[medusa]

Was ich zum Pumpen von Farbstofflasern brauchen würde - k.A. Ins blaue gedacht wäre wahrscheinlich eine mopsige 405er Diode (1W? Im TO3 Gehäuse? Gibts die?) ganz geeignet, die ließe sich vielleicht für andere Bastelprojekte auch noch als Pumpe verwenden.

In meiner Zeit an der Uni hab ich mal einen verdoppelten Nd:YAG als Pumplaser für Farbstoffe gesehen. Die Pulse haben sie dabei mit einem mechanischen Chopper gemacht.
Gepumpt haben sie damals Rhodamin 6G, ich glaube mit 500mW grün. So die Erinnerung nicht trügt. Der Farbstofflaser war einer der Sorte mit freifliegendem Farbstoffstrahl. War echt sehenswert das Teil. Nachbauen würde ich das aber so nicht, das ist zuviel Sauerei mit dem Farbstoff.

Deine 808er Diode ist ja richtig handlich. Kann man notfalls wahrscheinlich auch mal einen Nagel mit einschlagen...

[VDX]

... die 405nm-Laserdioden habe ich kaufbar bisher nur mit 500mW gesehen - 1W soll es aber auch geben ... in meinem Bastelvorrat habe ich eine oder zwei mit 300mW.

Meine wassergekühlten 405nm-LED's mit 9Watt Output hast du ja gesehen - da brauchts glaube ich 21 Ampere für die 9 Watt.

Die Laserdioden und auch die 405nm-LED's sollten aber auch sehr kurze Pulse mit deutlich "überhöhtem" Strom vertragen, wenn der Puls unter 1 µs lang ist ... und genug Zeit dazwischen zum abkühlen ...

Hab' eine von den IR-Laserdioden mit 9 Watt bei 9 Ampere mit einem "spinnenden" Treiber mal aus versehen mit hochfrequenten 90A-Pulsen mit weniger als 500ns Pulslänge immerhin ein paar Sekunden lang betrieben, bevor sie kaputt gegangen ist ... sie hat's kurz vorher noch geschafft, die Kunststofflinse zu schmelzen, welche eigentlich für bis über 25 Watt geeignet sein sollte

Viktor

[medusa]

Ich hab mir vor einger Zeit mal zwei günstige PHR 805T besorgt. Gibt Leute im Web, die die auf 300mW prügeln, glaub ich. Angegeben waren sie mit 100, wenn mich nicht alles täuscht.

Schön violett. Gemacht habe ich damit noch nichts, ich wollte einfach nur 405er Dioden haben, für die Sammlung sozusagen.
Unter dem Mikroskop in der Firma sieht der klare GaN-Kristall auch sehr chic aus, finde ich.

[Farbe]

Huhu,
ich mag Werbung ja eigentlich nicht, aber wenn jemand nen schnellen Treiber bis 5A braucht sollte er mal bei Phill nachfragen, da gibts meines Wissens nach rund 600ns Rise bei 5A (wenn man auf der Seite schaut).
Ob man die Parallel schalten kann weiß ich nicht genau. Gibt aber wohl auch was mit 15A

Lg

[VDX]

... ich suche was in der Richtung, allerdings noch kürzere Schaltflanken und Pulszeiten(!) <500ns mit 1-2 MHz Repetierrate - hab' da ein paar alte Laserdiodengepumpte Faserlaser, die ich gerne mit meinen eigenen Treibern ansteuern würde.

Hab' einen noch funktionsfähigen mit 85Watt CW-Ausgangsleistung und bis 1MHz modulierbar und einen zweiten mit 130Watt CW, bei dem die Elektronik kaputt war, den ich aber direkt über die Dioden ansteuern kann - hab' da mit meinem 20A-Treiber auch schon um die 80 Watt Leistung "herausgekitzelt"

Die nächsten Tage müßte ich zwei Netzteile mit je 12 Volt und 77.5 Ampere Ausgangsstrom reinbekommen -- die dürften für die meisten Aufgaben reichen

Viktor

[VDX]

... hab' mir mal Phil's Treiber angeschaut - was heißt bei dem 10A-Treiber "Modulation = CW bis [tbd]"? - hab nirgendwo die Maximalfrequenz bzw. das [tbd] gefunden

Wegen der Anstiegszeit - bei kleineren Strömen bekomme ich mit meinem Treiber auch Impulsflanken unter 1µs hin - allerdings brauche ich meist deutlich höhere Ströme.

Hier z.B. die Pulsform bei einem Testaufbau mit 25µs langen Pulsen bei 12 Ampere Strom -- da haben mir die kleinen "Unterschwinger" beim Abschalten nicht so zugesagt - bei 5A habe ich da auch rise-/fall-Zeiten unter 1µs:

12A_25us.jpg

Viktor

[guido]

Doku war nicht fertig [tbd] = to be done

[Death]

Und wo findet man Phil´s Treiber

[VDX]

Und wo findet man Phil´s Treiber

... guggst du hier - http://live-lasersystems.net/page/drivers/de

Viktor

[Death]

Dankeschön

[VDX]

... mal schauen, ob ich zeitnahe dazu komme, hier noch was passendes zu den "Hochstrom-Treibern" zu posten.

Bin' gerade am Aufbauen von ein paar Dioden-Modulen mit 976nm-Dioden von Rofin mit jeweils 200Watt@976nm aus einer 0.2mm-Faser.

Für ein Firmenprojekt baue ich gerade für 2 von den 200Watt-Dioden ein TEC-Modul für bis 180Watt Kühlleistung auf ... danach werde ich das Gleiche nochmal für Daheim mit 3 von den Dioden aufbauen - da kommen dan mehr Peltiers für bis 240Watt Kühlleistung rein ... oder ich zerlege die TEC-Module der 20Watt-Dioden von Jenoptik und hätte dann 4 von den 176Watt-Peltiers dafür frei

Für diese Dioden brauche ich dann CW oder gepulst bis 40 Ampere

Viktor