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Thema: Lasertreiber Eigenbau

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    30.04.2008
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    Lasertreiber Eigenbau

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    Hallo Gemeinde und frohes Fest !

    Ich habe bei ebay eine grüne Laserdiode mit Optik, allerdings ohne Ansteuerung gekauft.

    Sie hat folgende Daten laut Verkäufer :

    Max. Voltage : 5VDC
    Max. Current : 110 mA

    Ich möchte die Diode für den Anfang mit 90mA betreiben. Als Stromversorgung strebe ich 3 Zellen an , also 3,6V (3*1,2V).

    Der LM2735X scheint mir optimal dafür.


    Das Datenblatt findet sich hier.



    Auf Seite 10 steht, wie man die Ausgangsspannung festlegt.


    Code:
    R2 = ( (Vout / Vref) - 1 ) * R1
    Weiterhin steht im Datenblatt auf Seite 10, dass ein guter Wert für R1 10k ist. Auf Seite 4 ist Vref mit 1.255 angegeben.

    Um auf 9V zu kommen setze ich also folgendes ein :

    Code:
    R2 = ( (9/1.255) -1) * 10000
    R2 = (7.1713 - 1) * 10000
    R2 = 6.1713*10000
    R2 = 61713
    Ich setze also einmal einen 10k Widerstand ( bei mir R3) und einmal eine Parallelschaltung von 68k und 680k ein.

    Code:
    ((1/68000) + (1/680000))^(-1) = 61818
    Bei mir R1 und R2.



    Auf Seite 10 steht ebenfalls, dass der Eingangskondensator zwischen 10µF und 44µF groß sein soll. (10+44)/2 = 274. Ich strebe also 27µF an.

    Desweiteren wird ein X7R Kondesator empfohlen. Diese finde ich beim Reichelt jedoch nur bis maximal 100nF, weshalb ich noch zwei Miniaturelkos dazu schalte.

    Code:
    Cges = C1 + C2 + C3
    Cges = 100n + 22µ + 4,7µ
    Cges = 0,1µ + 22µ + 4,7µ
    Cges = 26,8µ
    Bei mir im Schaltplan zu sehen als C1, C2 und C3.




    Als Ausgangskondesator sind 4.7µ angegeben, wieder vom Typ X7R.
    Ich schalte also einen 100n X7R und einen 4,7µ Miniaturelko parallel.
    Bei mir im Schaltplan zu sehen als C4 + C5.


    Um den Enable Pin auf High zu schalten wird in den Beispielen ab Seite 20 immer ein 100k Widerstand benutzt, weshalb ich selbiges übernehme und einen 100k Widerstand einsetze. Bei mir zu sehen als R4.



    Ebenfals in den Beispielen ist als Diode eine
    Code:
    0.4V Schottky 1A, 20V
    f R
    angegeben.

    Eine bei Reichelt zu bekommende 1N5817 scheint in etwas die gleichen Kenndaten zu haben, weshalb ich sie verwende, im Schaltplan zu sehen als D1.


    Als Kondesator parallel zum Spannungsteiler wird in den Beispielen häufig ein 330pF Kondensator verwendet. Auf Seite 11 steht, dass die Frequenz zwischen 5 und 10khz liegen sollte und dass
    Code:
    F=1/((2*Pi)(R2*C3))
    ist.

    Also
    Code:
    F= 1 / (6.28 * ( ( ( (1/680000) + (1/68000) ) ^ (-1) ) * C3)
    F = 1/ 6.28 * ( 61818.18 * C3)
    Für C3 = 330pF kommt F= 7782.78Hz raus, also ziemlich genau in der Mitte.

    Bei mir zu sehen als C6.



    Die Induktivität von 13.8µH habe ich eingefügt , weil ich sie gerade da hatte, und sie sich ungefähr in der Größenordnung bewegt, die in den Beispielen verwendet wurde.









    Die so gewonnenen 9V leite ich weiter zu einem L200. Das Datenblatt findet sich hier.

    Ich richte mich nach "Figure 1. Programmable Voltage Regulator
    with Current Limiting" auf Seite 1.

    Als Eingangs- und Ausgangskondensatoren sind 0.22µF und 0.1µF angegeben, bei mir zu sehen als C7 und C8.

    Für die Ausgangsspannung ist angegeben
    Code:
    Vout =  Vref * (1+ (R2/R1))
    R1 ist im Schaltplan mit 820Ohm vergegeben und Vref ist laut Seite 3, 2.77V.

    Ich möchte ja 5V als Maximalspannung haben.

    Code:
    5 = 2.77 * (1 + (R2/820) )
    R2 = 660.14
    Ich setze als für R1 820Ohm und für R2 eine Parallelschaltung aus 910 und 2.4k ein.

    Code:
    R = ( (1/910) + (1/2400) ) ^ (-1)
    R = 659.82

    Der Ausgangsstrom ist mit
    Code:
    I = (V5 - V2) / R3
    angeben.

    "Current Limit Sense Voltage
    between Pins 5 and 2" ist laut Seite 4 = 0.45V.

    Ich möchte ja 90mA erreichen.

    Code:
    I = (V5 - V2)/R3
    0.09 = 0.45 / R3
    0.09 * R3 = 0.45
    R3 = 0.45/0.09
    R3 = 5
    Ich verwende eine Parallelschaltung von zwei 10Ohm Widerständen, bei mir zu sehen als R5 und R6.



    Hui, ein langer Text. Meine eigendliche Frage jetzt ist: Habe ich alles richtig dimensioniert ? Es gibt sicherlich auch einfachere Wege, aber wenn ich die Schaltung so betreibe, wird es dann funktionieren ohne meine teure Diode zu schädigen ?

    Vielen Dank schonmal und Grüße,

    Christian
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken laser.png  

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Laserdioden sind sehr empfindlich auf ESD. Also schon bein Aufbau sollte man sehr vorsichtig sein. Auch sind sie seher empfindlich auf auch nur kurze pulse mit zu hohem Strom. Ich kenne die grünen nicht, aber bei den roten reicht schon 1 ns mit zu viel Leistung, und die Austrittsfläche ist hin. Das heißt dann insbesondere das man die Schutzschaltung und Diode fast zwangsweise sehr dicht zusammen haben muß, denn wie leicht fängt man sich eine externe Störung ein und ein nicht angepaßtes Kabel kann Überschwinger verursachen. Auf einen Steckverbinder zwischen Treiber und der Diode sollte verzichten, denn wenn es da zu einer nur kuzen unterbrechung kommt kann die Ladung aus dem Kondensator die LD zerschießen.

    Wenn es nicht unbedingt sein muß würde ich lieber auf da Schaltnetzteil verzichten, oder das wenigsten gut getrennt vom Rest abschirmen und testen. Der L200 als Regler kommt mir etwas groß vor. Außerdem ist die Schaltung mehr eine Spannungsregelung. Da sollteman wirklich eine bessere Schaltung finden. Ein Widerstand von etwa 20-50 Ohm ein Reihe zur Diode wäre auch schon mal nicht schlecht um eingekoppelte Störungen nicht gleich als Stromspitze voll durchschlagen zu lassen. Auf alle Fälle sollte man die Schaltung gut vorher durchtesten, mit einer LED oder ähnlichem als Testobjekt. dabei muß man besonders auch das An- und Aus-chalten mit testen.


    Die Angabe 5 VDC kommt mir für eine Lasediode etwas sehr hoch vor, ist aber möglich. Ist denn sicher das da nicht doch der Treiber mit drin ist ? Es kommt mir auch komisch vor das da nur 2 Anschlüsse dran sind, denn gerade die nicht einfachen (und daher teuren und seltenen) Laserdioden lassen sich sonst oft nur mit Leistungsregelung betreiben.

  3. #3
    Moderator Roboter Genie
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    Hi!
    Soweit ich weiß, sollten die Laserdioden analog zur LED mit konstantem Strom betrieben werden. Den konstanten Strom kannst du auch mit der Schaltung aus Seite 33 deines Datenblattes erzeugen.

    Einen Schaltregler mit einer Schaltfrequenz von 520kHz bzw. 1,6MHz aufzubauen und ohne Störungen zu Betreiben halte ich auch für recht schwierig (u.A. die Wahl der Spule und deren Bezug).
    Dazu kommen natürlich noch die Bedenken von Besserwessi.

    MfG
    Basti

    P.S.: Gehört die Spule in deinem Schaltplan wirklich an den EN Pin?

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