Probleme mit Laserdiodentreiber-Schaltung

[hanZo]

Hi Leute,

ich will eine Treiberschaltung für Laserdioden aufbauen. Da Laserdioden genutzt werden, die bis zu 700mA benötigen, komm ich mit Standard-Treiber-Läfern nicht weit. Hab dafür die Schaltung von Die4Drive als Grundlage genommen (http://www.die4laser.com/dvd-rec/Die4Drive.htm). Die Schaltung (mit Multisim simuliert) hab ich mal als Bild angehangen. Prinzip ist ja, dass über die Eingänge über ein OPV angesteuert wird und dann die Gate-Source-Spannung des Mosfet geregelt. Über U_GS wird dann wird dann der Strom durch den Transistor und somit durch die Laserdiode definiert.
Bei der Umsetzung der Schaltung traten nun 2 „Fehler“ auf.

1. Die Laserdioden müssen mit 1 kHz betrieben werden, dafür wurden die beiden Spannungseingänge über eine zusätzliche Transistorschaltung gepulst. Das geht soweit auch super, aber auch wenn die Eingänge auf Ground gelegt werden, gibt der OPv noch eine Spannung aus, dass somit immer noch ca. 6,7mA durch die Diode fließen. Die Diode muss aber komplett ausgeschaltet sein. Wie kann ich es am besten umsetzen, dass mit den 1kHz die Laserdiode komplett ausgeschaltet wird? (die brutalste Variante wäre ja einfach den Ausgang des OPV dann auf Masse zu legen)

2. Diese Laserdiodentreiberschaltung sollte eigentliche einen konstanten Strom durch die Diode treiben, aber Messungen haben gezeigt, dass der Strom sich erst langsam an einen konstanten Strom annähert (Kennlinie ähnelt der Stromkennlinie eines Entladevorgangs einer Kapazität). In der Simulation mit Multisim war dieses Verhalten nicht zu erkennen. Ich habe auch schon alle Kapazitäten der Treiberschaltung ausgelötet um zu gucken, ob da ein Kondensator falsch eingebaut ist, aber auch ohne die Kapazitäten war diese abfallende Kennlinie zu erkennen.
Habt ihr ne Idee, woher dieses Verhalten entstehen kann? (Hab die Kennlinie auch angehängt)

So, war ja viel Text. Ich hoffe, ihr könnt mir helfen oder mir einen Denkanstoß geben.

Gruß, hanZo

[mR.Os]

Hallo,
erst mal: eine kurze Vorstellung deinerseits wäre ganz nett. Nur damit man weiß mit wem man es zu tun hat. So wirkt es ein wenig wie wissen abgreifen ...

Zu deinen Problem:
zu 1.: Den Ruhestrom wird sicherlich R6 verursachen. Ist ja auch logisch, da über ihn immer eine Spannung am OPV Eingang anliegt und somit immer eine Spannung ausgeben wird.
zu 2.: Ist deine Laserdiode temperaturstabilisiert? Denn sonst könnte ich mich durchaus vorstellen das die LD Temperatur steigt (da sie ja eine Verlustleistung hat) und somit die Effizienz abnimmt. Irgendwann befindet es sich dann im thermischen Gleichgewicht. Wenn du die LD mal kurz ausschaltest und dann wieder an sollte wieder die niedrigere Leistung ungefähr haben. Bei den kleinen Kapazitäten in der Schaltung kann ich es mir nicht vorstellen das es von da kommt.

[hanZo]

Hi,

danke für die schnelle Antwort.

Mit der kurzen Vorstellung hast du recht. Dann hole ich das jetzt kurz nach.
Ich studiere Elektrotechnik und arbeite an der Uni als studentische Hilfskraft (im Bereich der Pulsspektroskopie).
Im Hinblick auf eine Weiterentwicklung der Pulsspektrometer müssen wir insgesamt 4 Laserdioden (mit unterschiedlichem Betriebsstom) betreiben. Und diese sollen dann mit 1kHz getaktet werden.

Und nun zu deinen Antworten.
1. Die Spannung, die über den R6 angelegt wird (hab ich als „Betriebsspannung_getaktet“ bezeichnet), wird halt auch mit 1 kHz getaktet. Somit liegt dann darüber auch keine Spannung an, wenn die Spannungsquelle ausgeschaltet ist. Theoretisch müsste dann der nichtinvertierende Eingang des OPV auf Masse liegen. Nur das Potential vom invertierenden Eingang ist (meiner Meinung nach) kritisch.

2. Ein thermisches Problem hab ich auch erst vermutet. Über die Monitor-Pins kann ich ja auch quasi den Strom über ein Oszi messen (die Spannung über dem 1 Ohm-Widerstand). Und da erkennt man, dass der Strom auch entsprechend der Kennlinie abnimmt. Die Größe des Stroms wird doch aber nur über den Mosfet definiert, oder seh ich das falsch?

Gruß

[mR.Os]

Und auf ein neues
zu 1.: Warum machst du das so aufwändig? Da reicht doch dann ein Widerstand und man muss nur einmal schalten (weniger Bauteile -> weniger Fehler). Miss mal die Spannung am nichtinvertierenden Eingang wenn du den Laser ausgeschalten hast. Ich tippe auf rund 10 - 20mV. Komm durch den Eingangsbiasstrom. Laut Datenblatt bei 0,5V Common-Input-Spannung -2µA, es fließt also raus. Das kann das ganze schon verfälschen. Wenn du nur einen festen Strom an und ausschalten willst dann würde ich einen einfachen Spannungsteiler an den nichtinvertierenden Eingang des OPV hängen und dann mit nem kleinen Mosfet (ich nehme für sowas gerne den 2N7002) dann auf Masse ziehen. Das sollte eigentlich ganz gut gehen. Ich mache es ähnlich (wenn auch nur ganz entfernt) in meinem LD Treiber (siehe hier: http://www.laserfreak.net/forum/viewtop ... 00#p215398)

zu 2.: Eigentlich sollte der Strom ja geregelt werden, von daher sollte der zumindest nicht abnehmen. Was ich mir noch vorstellen könnte ist das der 1R Widerstand sich erwärmt und dann der Widerstand stiegt - aber das ist eigentlich Quatsch da die Spannung über den Widerstand konstant bleiben sollte, das ist ja die Regelgröße. So eine wirkliche Idee habe ich da auch nicht. Kannst du dazu mal die Spannung am OPV Ausgang mit messen?

[hanZo]

Ich versteh nicht genau, was du meinst mit den Spannungsteiler an den invertierenden Eingang. Lieder bin ich im bereich der Schaltungstechnik nicht wirklich fit.
Ich hab jetzt mal die koplette Schaltung beigepackt. Die Transistoransteuerung bei den Eingängen (über R6 und R3) funktionieren super. Jetzt würde mir nur noch ne Transistorsteuerung fehlen, mit der ich beispielsweise den invertierenden OPV-Eingang auf Ground setzen kann (entsprechend getaktet). Hab das Prinzipiell mal eingebaut, wie ich mir das denkt (funktioniert aber leider nicht; immer noch 6,7mA im "ausgeschalteten" Zustand).

zu 2.: Leider kann ich erst ab Dienstag wieder an der Schaltung messen, weil ich dann erst wieder im Labor bin. Also warm ist da eigentlich nix groß an der Schaltung geworden. Bloß leider kann ich zu der OPV-Spannung nix sagen, weil der Fehler über Simulation halt nicht auftritt und ich weder die aufgebaute Schaltung noch die entsprechenden Messgeräte hier hab.

Ist zwar immer etwas doof, aber könntest du ein kleines Bild machen, wie du das mit dem Spannungsteiler und dem 2N7002 meinst?

Vielen Dank für deine Hilfe

[mR.Os]

Warum in aller Welt verwendest du getrennte Massen? Mir ist gerade zu Sonntag, aber beim ersten Überfliegen kann das gar nicht wirklich funktionieren. Es kann sehr gut sein, dass es daher kommt.
Verbinde die Massen!!! Da schweben sicherlich einige Potentiale komisch in der Luft rum. Das kann durchaus auch dein 2. Problem erklären, da erst irgendwelche Ausgleichsströme über parasitäre Widerstände (und die sind groß!) fließen müssen. Da bin ich mir aber gerade nicht ganz sicher. Auf alle Fälle bringt es keine Vorteile die Massen nicht zu verbinden.

Ich habe ganz ganz schnell eine Prinzipschaltung wie ich sie meinte zusammen geklickt. Schau es dir mal an. Die Widerstände sind alle die erst besten die eingestellt waren und die müssen noch berechnet werden. Dem Spannungsteiler am nichtinvertierenden OPV Eingang würde ich auch eine stabilisierte Spannung (Referenzspannugsquelle, in meiner Schaltung (mal angesehen?) ein LM4040) bereitstellen. Ein Trimmer an der Position ist sich auch nicht verkehrt.
Am 2N7002 am besten auch noch einen Pull Up oder Pull Down Widerstand.

Schalte die Massen zusammen

[goamarty]

Mit dem MOSFET Q2 am invertierenden Eingang könntest du deine Laserdiode im Rhythmus von 1kHz zerstören! Grund: Du schließt das Rückkopplungssignal (Istwert) kurz, der OPV würde den Leistungstransistor voll aufmachen -> Peng!
Den Klapperatismus vor R1/R6 brauchst du gar nicht, wenn du keinen Ruhestrom haben willst, dann drehe R1 auf Null. Pulsen kannst du dann an R2 - aber wie Andi schon sagt: MIT VERBUNDENEN MASSEN. Nachdem der OPV aber wie Andi schon beschrieben hat, einen hohen Eingangs-Bias-Strom hat, ist die Gleichheit der Impedanzen an den beiden Eingängen wichtig. Der nichtinvertierende Eingang sieht R2 (0 bis 5k) + R3 +R7, also 32kOhm bis 37 kOhm, je nach Stellung von R2. Die Impedanz eines Spannungsteilers entspricht der Parallelschaltung seiner 2 Teilwiderstände. Der nichtinvertierende Eingang sieht nur R11 mit 1kOhm. Diese Unsymmetrie kann die Probleme machen.
Im wesentlichen gibt es 3 mögliche Abhilfen:
1. einen anderen OPV (FET, CMOS) wählen, der einen geringeren Biasstrom hat.
2. Wie Andi vorschlägt, direkt am nichtinvertierenden Eingang zu pulsen
3. R11 auf ca. 34,5 kOhm erhöhen, 33KOhm tun es auch. Das verringert die Unsymmetrie von einem Faktor 33 auf einen Faktor von ca. 1,1 (Es ist gute Designpraxis mit OPVs, auf diese Impedanzgleichheit zu achten.)
Du kannst natürlich auch gleich einen Treiber mit Standby-Strahl-Unterdrückung verwenden.

[nr_lightning]

Hallo

nicht das wir hier schon zu genügend treiber rumfliegen hätten..Aber wenn es hier nur um TTL Taktung geht

ich würde in diesem fall hier vorschlagen den opv mit dualspannung z.b. +-12V zu versorgen, erstens benötigt man dann keinen R2R OP und zweitens häte man so die möglichkeit das Gate des Leistungs Mosfet wirklich auf Null zu ziehen oder sogar noch etwas in den negativen bereich um ihn wirklich abzuschalten ! das wäre dann die integrierte standby unterdrückung !

Gruss

[mR.Os]

Die Trshold Spannung vom verwendeten FET beträgt 1V und da ist im Datenblatt ein Strom von 250µA spezifiziert. Dementsprechend weniger fließt dann bei 100mV Gate Spannung.
Ich denke mal, von der Seite her sollte es gehen.

[goamarty]

@Nico:
Ich denke, zuerst muß HanZo mal die grundlegenden Probleme seiner Schaltung beseitigen. Es gibt auch R2R OPVs mit weniger input bias current, falls es mit diesem schlecht geht. Bei den ev. letzten µA wird die Laserdiode auch kein Licht mehr produzieren und bevor ich dann zu einer +/-12V Versorgung gehe, kann man die letzten "paar Elektronen" noch über einen kleinen FET an der LD vorbeiführen, sprich sie zusätzlich noch kurzschließen. Ich sehe das mit der Threshold-Spannung genauso wie Andi, HanZo hat ja ca. 7mA Reststrom, das kommt nicht vom FET, eher schon von den schwebenden Potentialen/Massefehlern.
Stelle dir mal vor, wieviele getrennte Massen es dann in der Schaltung bei einer Dual-Versorgung gibt Das könnte noch zum Laserdioden-Massenmord ausarten.

[andythemechanic]

Hallo miteinander,

also vor dem wilden rumexperimentieren würde ich gern, wie schon in einem anderen Fall vor einiger Zeit , auf folgendes aufmerksam machen:
DIe Die4drive Schaltung funktioniert und ist mit änderung von einem Widerstand und einem Kondensator auf jeden Strom anpassbar. Wenn sie bei dir Hanzo nicht funktioniert, so liegt das allein an der technischen Umsetzung nicht am Prinzip der Schaltung. Konsequenterweise würde ich auch eher die Umsetzung prüfen anstatt sich mit neuen Schaltungsideen zu Überschlagen. Das hast du im Grunde auch schon angefangen indem du überprüft und festgestellt hast, dass der Leistungsabfall der Diode auch einem Stromabfall entspricht. Logischer nächster Schritt, wäre zu schauen warum der Strom abfällt. Das heisst am Opamp messen was für Spannungen anliegen etc. und mit den erwarteten Werten vergleichen.
Den Offset kann man verringern indem der Spannungsteiler am Opamp niederohmiger wird, der Einfluss der Offsetspannung von schlimmstenfalls 4mA laut Datenblatt kann man nur durch Auswahl eines besseren Opamps verringern oder indem man den 1Ohm Shunt hochohmiger macht, was allerdings mehr Leistung frisst.

Grüße
Andreas

[nr_lightning]

Hehehe .. da hast du wohl recht

wegen der Dualspannung meine ich ja nur weil es Bauteil und ansteuerungstechnisch etwas leichter ist als noch zusätzliche beschaltung von Kurzschluss Fet's, denn die wollen ja auch zur richtigen Zeit durchgesteuert werden

Oder man nimmt halt nen Fertigen Treiber hier aus dem Forum

[goamarty]

Letzteres würde ich bei den von mir vermuteten Elektronikkenntnissen auch empfehlen. Lucas hat - glaub ich - noch ein paar von Mr.Os abzugeben, mit Standbystrahlunterdrückung. Die Schaltungen der Treiber von Mr.Os und andythemechanic sind außerdem entweder öffentlich, oder - wie ich zumindest vermute - gegen nettes Nachfragen für ein Uni-Projekt verfügbar. Daher sollte man sich an diese halten, wenn man eine Standbystrahlunterdrückung braucht und nicht die Kentnisse für eine Eigententwicklung hat. Das erspart herumdoktern an der Die4drive-Schaltung, welche doch gewisse Nachteile hat.

[mR.Os]

wegen der Dualspannung meine ich ja nur weil es Bauteil und ansteuerungstechnisch etwas leichter ist

Aber man braucht noch ein Netzteil mehr. Oder wenn man ein Trafo nimmt auch ne Handvoll mehr Teile

Man kann ja auch analoge Treiber (wie hier aus dem Forum - gibt es genug Pläne - unter anderem meinen frei; Link siege oben) mit TTL Pegeln ansteuern ...

Wenn man mal fragen darf @hanZo: welches Semester bist du?

[nr_lightning]

Aber man braucht noch ein Netzteil mehr. Oder wenn man ein Trafo nimmt auch ne Handvoll mehr Teile

Ich nehme für sowas einen SO8 IC udn 2 Kondensatoren, fertig ist die Ladungpumpe für -Vcc Aber ist jetzt wirklich nicht relevant !
Ich Empfehle auch nen Fertigen aufbau oder halt die Schaltpläne von Andreas oder Andreas Suchen

Gruß

[linus]

Ich nehme für sowas einen SO8 IC udn 2 Kondensatoren, fertig ist die Ladungpumpe für -Vcc Aber ist jetzt wirklich nicht relevant !

einen "Small Outline " IC???

gruß

[hanZo]

Erst mal Danke für eure Hilfe.

@ mR.Os: Peinlicherweise muss ich sagen, dass ich im 9. Semester bin. Der Punkt Schaltungstechnik wird bei uns an der Uni leider nur schlecht und wenig vermittelt (was man an meinen schlechten Kenntnissen sieht).

Also mit dem Tipp, den R11-Widerstand auf 33kOhm zu erhöhen, wurde das Problem gelöst, dass beim "ausgeschalteten" Zustand (in der Multisim-Simulation) noch 7mA fließen. Jetzt sind es nur noch 6µA und das müsste ausreichen.

Wie schon oft erwähnt und wie ihr auch gemerkt habt, sind meine Erfahrungen beim Schaltungsentwurf (vor allem mit OPVs) grausam.

Aber so einfach, wie eine einfache TTL-Anstuerung ist das nicht. Es soll die Laserdiode zwar mit 1kHz getaktet werden, aber zudem soll auch der Strom durch die LD angepasst werden.
Das Signal, wann die Laserdiode eingeschaltet sein soll, kommt über einen digitalen Ausgang aus eine I/O-Karte (der kann auch nur max. 20mA treiben). Die Steuerung des Diodenstroms soll über einen analogen Ausgang erfolgen. Und eine dritte Spannungsquelle soll dann dafür sein, die maximalen 700mA für die LD zu liefern.

Da ich mich im Studium eher auf andere Bereiche als die Schaltunstechnik gestürzt habe, sind da meine Kenntnisse miserabel und in praktischen Sachen lernt man an der Uni ja leider auch nicht so viel. Daher bitte keine Vorverurteilung.

[VDX]

... für TTL-/PWM-Ansteuerung von Laserdioden bis zu 9Ampere Strom verwende ich z.B. einfache Stromkonstanter-Treiber auf Basis von LM317 (bis 1A Dauerstrom je IC) oder LM338 (bis zu 3A Dauerstrom je IC) - wie hier gezeigt: http://objects.reprap.org/wiki/Laser_Cutter-German

Für 'nur' 700mA reicht ein einzelner LM317.

Die verbraten zwar noch einiges an Leistung, so daß ich die Kühlkörper entsprechend dimensioniere, sind aber viel robuster und einfacher handzuhaben, als OP-Schaltungen.

Bis 500mA habe ich Analog-Treiber hier aus dem Forum, für Ströme bis 20A habe ich noch einen Quad-FET-PWM-Treiber, der für 100Watt-Power-LED's entwickelt wurde ...

Viktor

[mR.Os]

Aber so einfach, wie eine einfache TTL-Anstuerung ist das nicht. Es soll die Laserdiode zwar mit 1kHz getaktet werden, aber zudem soll auch der Strom durch die LD angepasst werden.
Das Signal, wann die Laserdiode eingeschaltet sein soll, kommt über einen digitalen Ausgang aus eine I/O-Karte (der kann auch nur max. 20mA treiben). Die Steuerung des Diodenstroms soll über einen analogen Ausgang erfolgen. Und eine dritte Spannungsquelle soll dann dafür sein, die maximalen 700mA für die LD zu liefern.

Dann würde ich dir empfehlen einen fertigen analogen von andythemechanic oder mir zu nehmen. Die sind erprobt und funktionieren. Da brauchst du dann auch nur noch die analoge Spannung und keine digitales ein aus mehr. Mein Treiber hätte aber selbst dafür noch einen Eingang (bei dem ich mir aber ein wenig unsicher gerade bin ob ich den getestet habe, aber eigentlich sollte er gehen).
Kann ich dir nur ans Herz legen.
Meinen Treiber habe ich bis 30kHz Rechteck getestet, mehr konnte ich zu Hause nicht produzieren.

PS: Ich bin im 5. Semester an einer FH. Selbst da würde ich meinen Kommilitonen nicht zutrauen eine Schaltung für die Praxis zu konstruieren. Von daher ...

[nr_lightning]

Hi

einen "Small Outline " IC???

Jep ... : LT 1054 CS8

Gruß

[hanZo]

PS: Ich bin im 5. Semester an einer FH. Selbst da würde ich meinen Kommilitonen nicht zutrauen eine Schaltung für die Praxis zu konstruieren. Von daher ...

... das beruhigt etwas... denn an unserer praxisfernen Uni haben wir im Bereich analoge Schaltungstechnik also "komplexestes" nen Differenzenverstärker besprochen.

Also würdet ihr mir generell von der Die4Drive-Schaltung abraten?
Zu der Schaltung von andythemechanic konnte ich keinen Schaltplan finden, um zu überprüfen, ob die Schaltung für meine Zwecke geeignet ist.
Denn das Problem ist, dass wir 4 verschiedene Laserdiodenansteuern müssen, die auch mit unterschiedlichen Strömen betrieben werden (niedrigste: 40mA, stärkste: 700mA). Die Ansteuerung erfolgt dann über eine I/O-Karte, die sich mit Labview steuern lässt. Diese Karte hat aber nur 2 analoge Ausgänge, die auch nicht die maximalen 700mA treiben können. Es sollen die Laserdioden nach einander (abwechselnd) eingeschaltet werden und zwar für jeweils 0,1 ms (also LD1 -> LD2 -> LD3 -> LD4 -> LD1...)
Daher war die Idee, über digitale Ausgänge (davon hab ich 10 Stück), erst mal die Laserdiode "einzuschalten" und über den analogen Eingang den Strom durch die Diode zu steuern. Dafür würden wir sonst für jede Laserdiode eine Treiberschaltung nutzen.
Weiterhin sollte der Treiber auch (z.B. über einen Poti) an die maximale Stromstärke anpassbar sein, damit auch im Worst Case nicht zu viel Strom durch die LD fließt.
Weder die digitalen noch die analogen Ausgänge können die maximalen 700mA treiben, weshalb hierfür ein separates Labornetzteil genutzt werden soll.

Ich finde, dass das Vorhaben und die benötigte Schaltung auf Grund der Randbedingung mit den digitalen und analogen Ausgängen recht komplex sind.
Könnt ihr mir sagen, wie ich das Problem am besten lösen kann? Ich werde auch andythemechanic deswegen nochmal nerven, ob man seine Schaltung entsprechend abändern kann.

Gruß,
Robert

[mR.Os]

Hallo Robert,
ich schreibe es nun zum letzten Mal : http://www.laserfreak.net/forum/viewtop ... 00#p215398
Da hast du sogar einen extra Blanking Eingang. Vorne das analoge und los gehts. Sollte eigentlich funktionieren. Und Lucas hat eventuell sogar noch fertig aufgebaute.

[goamarty]

Das wußte ich auch noch nicht, daß der Treiber den Extra Blanking Eingang hat. Er hat jedenfalls eine Stromgrenzung. Die ist durch verändern von R7 einstelbar, I_max. ist ca. 0,6V/R7. Mit 1 Ohm liegt sie also bei ca. 0,6A. Aufgrund der kleinen Werte lässt sich der nicht sinnvoll durch ein Poti ersetzen. Das ist meiner Meinung nach bei einer solchen SICHERHEITS-Strombegrenzung gar nicht sinnvoll. Einen Festwiderstand kann man nicht versehentlich verstellen.
Es ist übrigens ganz normal, daß Analogausgänge von Multi-IO Karten keine 700mA liefern und das man dafür ein Separates (Labor-) Netzteil nutzt. Da der Treiber von Andi Mr.Os seine eigene Referenzspannungsquelle drin hat muß es kein einstellbares Labornetzteil sein.
Hier siehst du übrigens schöne Fotos und kannst die Treiber auch fertig kaufen: http://www.laserfreak.net/forum/viewtopic.php?p=227540

[andythemechanic]

Denn das Problem ist, dass wir 4 verschiedene Laserdiodenansteuern müssen, die auch mit unterschiedlichen Strömen betrieben werden (niedrigste: 40mA, stärkste: 700mA). Die Ansteuerung erfolgt dann über eine I/O-Karte, die sich mit Labview steuern lässt. Diese Karte hat aber nur 2 analoge Ausgänge, die auch nicht die maximalen 700mA treiben können. Es sollen die Laserdioden nach einander (abwechselnd) eingeschaltet werden und zwar für jeweils 0,1 ms (also LD1 -> LD2 -> LD3 -> LD4 -> LD1...)
Daher war die Idee, über digitale Ausgänge (davon hab ich 10 Stück), erst mal die Laserdiode "einzuschalten" und über den analogen Eingang den Strom durch die Diode zu steuern. Dafür würden wir sonst für jede Laserdiode eine Treiberschaltung nutzen.

Also wenn ich es recht verstehe solle ein einzelner Treiber benutzt werden, dann die Diode mittels eines Digitalsignals auf den Treiber geschaltetet werden, mittels eines Analogsignals der Strom eingestellt werden und schliesslich mittels eines weiteren Digitalsignals die Diode kurz angeschaltet werden. Das ganze mittels Software gesteuert.
Wenn ich es richtig verstanden habe, halte ich es für eine Schnapsidee. So ein Aufbau hält an der Uni nicht länger als 3 Tage dann ist die 40mA Diode hin weil irgendjemand an der Software gespielt hat und versehentlich 700mA draufgegeben hat.
Ich würde hier nicht sparen wollen und für jede Diode einen einzelnen Treiber mit fest eingestelltem Strom und TTL Eingang verwenden.
Da brauchst du dann auch nur 4 Digitalausgänge und die Schaltung ist sicher gegen versehentliche Zerstörung. Die Investition in 4 Treiber zahlt sich durch heil bleibende sicher nicht billige Diode mehrfach aus.
Da fällt mir gerade auch ein, dass es von IC-Haus für solche Anwendungen auch fertige ICs gibt, die nur noch zwei Widerstände und nen Kondensator brauchen: http://www.ichaus.de/product/iC-HK%20iC-HKB
Kosten auch fast nix, 3 Euro bei Roithner = fertiger 4fach Treiber für 20 Euro.

Grüße
Andreas

[hanZo]

@goamarty: Der Einwand mit dem Poti ist schon richtig, dass man den dann versehentlich verstellen kann. Ist bloß super, wenn man langsam nen Poti hochdrehen kann, um den Strom einzustellen und dann die emittierte Leistung per Hand einzustellen.

@andythemechanic: Also es soll schon für jede Laserdiode ein separater Treiber genutzt werden. Das ist sicher besser so. Daher ist es auch doof, dass die ganzen Bauelemente für die Die4Drive-Schaltung schon bestellt und geliefert wurden.

Könnte mir jemand vielleicht noch ne kurze Einweisung in mR.Os Schaltung geben? Denn ich seh da ehrlich gesagt nicht, wo das Labornetzteil für die max. 700mA angeschlossen werden müssen. Bzw. zur Sicherheit nochmal, wo der digitale Eingang hinkommt (das analoge Signal soll ja links quasi bei PAD5 und PAD6).
Hätte sonst vielleicht noch jemand ein Multisim-File für die Schaltung auf dem Rechner rumliegen (denn ich hab einige Bauelemente wie z.B. die LMH6643 und die 2N7002 nicht in der Datenbank), damit ich da erstmal simulieren bzw. etwas austesten kann? Wenn jemand so ein File zufällig parat hat, bitte an robert.hoffmann@yahoo.de schicken.

Nochmals vielen Dank für eure Hilfe und eure Geduld

Gruß,
Robert

[mR.Os]

Hallo Robert,
also bei meinem Treiber:
PAD5 und 6: Versorgungsspannnung (da steht in unmittelbarer Nähe aber ein GND bzw. VCC, das sollte man schon erknennen )
PAD3 und 4: analoger Modulationseingang
TP1: gegen GND der theoretische Blankingeingang, bei angelegter Spannung (5V) würde er den Treiber deaktivieren

Ich denke mal, Multisim ist eher nicht so geläufig. Als ich den Treiber damals entwickelt habe, hatte ich auch mit Multisim alles simuliert. Das entsprach nicht wirklich der Realität. Erstens existieren die Files nicht mehr und zum anderen wären sie auch nicht mehr aktuell. Wenn du es wirklich da rein hacken willst, das SPICE Modell für den LMH gab es bei National, ich weiß nicht, wie das jetzt nach der TI Übernahme ist. Sonst nimm erst mal irgendwelche generischen OPVs, da kannst du dann sehen welche Spannungen wo anliegen.

[hanZo]

Danke,

hatte mich schon gewundert, warum bei VCC der analoge Eingang sein soll (so doof bin ich auch nicht). Hatte das wohl dann falsch verstanden in deinem früheren Post.

[hanZo]

Hi Leute,

grundsätzlich würde mich ja mal interessieren, warum die Lichtintensität mit der Zeit abnimmt. Hab dazu mal die Spannung am Gate vom Mosfet gemessen. Bei einem eingestellten Strom von 80mA sinkt die Spannung am Gate in den ersten 15 Sekunden nach dem Einschalten um ca. 20mV (von 2,2V auf 2,18V).
Theoretisch müsste für den Fall, dass der Mosfet zu warm wird ja der Strom dann steigen. Das heißt, dass durch die Rückregelung dann auch nur eine geringere Spannung am Gate anliegen brauch, um den gleichen Strom zu treiben.
Also wäre es doch grundsätzlich richtig, wenn die Spannung am Gate mit steigender Temperatur etwas sinkt. Aber es ist nich zu merken, dass die Temperatur steigt.
Hab übrigens den R11 Widerstand auf 33kOhm angepasst und grundsätzlich (ohne die beschissene Taktung mit fliegenden Massen) funktioniert die Schaltung deutlich besser.

Durch Messen des Diodenstroms per Monitor-Pin war festzustellen, dass der Strom durch die Diode konstant bleibt (wenn überhaupt ist die Abweichung deutlich unter einem mA).
Die Lichtleistung nimmt allerdings innerhalb von 60 Sekunden von 3mW auf 2,84mW ab. Ist diese deutliche Leistungsverringerung nur durch thermische Probleme bedingt, oder woran könnte das noch liegen? (Laserdiode scheint aber nicht wärmer zu werden).

Gruß,

Robert

[goamarty]

Wenn sich der Strom proportional zur Lichtleistung verringert, dann hast du ein Problem in der Elektronik. Zum Beispiel durch parasitäre Bauelemente (Streuströme/Widerstände), welche du durch sinnvolle Masseführung bekämpfen mußt - also keine getrennten Massen, wenn du nicht sehr genau weist, was du tust.
Wenn der Strom annähernd konstant bleibt und die Lichtleistung sinkt, dann ist das ein thermischer Effekt. Die Effizienz einer LD sinkt mit steigender Kristalltemperatur. Das mußt du außen noch gar nicht merken. Wenn du diesen Effekt bei deinem Projekt nicht brauchen kannst, dann mußt du die Lichtleistung überwachen/oder und regeln. Dafür gibt es LDs mit eingebauter Photodiode (Monitordiode). Dann brauchst du aber einen Treiber, der diese auch auswerten kann. Das macht die Sache natürlich komplizierter, insbesondere hat diese Diode meist auch noch Exemplarstreuungen bis zu einem Faktor 2.
Du kannst dann keinen Treiber aus der Showlasertechnik verwenden, weil da braucht/hat man normal keine Monitordiode. Eine Abnahme um 5% sieht man da auch nicht, die ist schlicht und einfach "wurscht". Bei einem Meßgerät sieht das natürlich anders aus. Früher haben die CD und DVD Player LDs mit Monitordioden benutzt, entsprechnende Treiberchips gibt es also. Heutzutage wurde das meist eingespart. Die gängigen roten Dioden aus DVD Brennern haben im allgemeinen gar keine MD mehr.

[hanZo]

Also die Laserdioden sollen in der medizinischen Messtechnik genutzt werden, daher ist es entscheident, dass die Lichtentensität konstant bleibt. Das sind bis auf eine Laserdiode auch alles IR-Dioden, wobei die prinzipielle Funktion da ja gleich sein müsste. Ich hatte gehofft, dass ich da um eine Regelung über die Monitordiode herum komme. Möglicherweise kann ich ja die Spannung abgreifen und über meine I/O-Karte einlesen und dann über den analogen Eingang des Diodentreibers regeln.
Also die Schaltung, die ich jetzt aufgebaut habe ist nur die normale Die4Drive-Schaltung mit abgeändertem R11-Widerstand um die Eingangsimpedanzen des OPVs anzunähern. Ist also alles auf einer Masse.

Aber das irgendeine Regelung der emittierten Leistung noch kommen muss war eigentlich klar. Na mal gucken. Wird schon klappen.
Danke erstmal

[goamarty]

Du mußt dann den Analogeingang der Karte umschalten. Ev. Mit Analogschaltern oder PhotoMOS Relais oder normalen. Eigentlich wäre dafür eine Karte mit ausreichend Analogeingängen besser. Wahrscheinlich wirst du auch für jede Monitordiode einen Verstärker brauchen. Der könnte dann auch gleich den Istwert des Treibers darstellen, dann mußt du aber genau aufpassen, daß der Treiber den Maximalstrom nicht überschreiten kann.

[lucerne]

Stabile, genaue Ausgangsleistung... Medical... Wie genau ist genau...

Ehrlich jetzt, hol dir was bei iC-Haus. Ich weiss ja nicht, in welchem Zeitrahmen du alles benötigst, aber hier scheint es noch am Wissen und der Erfahrung zu fehlen. Ist ja auch nicht schlimm
Wenn Zeit keine Rolle spielt empfehle ich dir alles selber zu entwickeln, ansonsten auf fertige Lasercontroller zurückzugreifen.

Grüsse,
Leander

[goamarty]

Die IC-Haus Chips gibt es zB bei Distrelec, für ca. 5,- pro Stück. Einige können gepulst bis 700mA.

[hanZo]

Also wir haben jetzt schon einen fertigen IC also Laserdiodentreiber. Werden erstmal den nutzen. Aber es interessiert mich trotzdem, warum das nicht so richtig klappt. Bzw. wie ich am besten ein Rückkopplung schalte, um die emittierte Leistung konstant zu halten.
Mein Chef hat irgendwie schon den IC aufgebaut, aber kommt damit noch nicht klar. Werde ich mir die Woche mal angucken, was da los ist.

Edit: Die Laserdioden, die verwendet werden sollen, haben leider keine eigene Monitordiode, daher wird es interessant zu gucken, ob man vielleicht einen Beamsplitter und eine Photodiode nutzen kann, um die Monitordiode nachzuahmen. Mal gucken, ob das klappt.

Danke für euren Rat