利用成品升降压IC搭建激光恒流电源之实例
helium2024/08/14电子技术 IP:广东

安全提示:强激光有伤眼的风险,操作前请佩戴护目镜,严禁在室外往楼房及公路处乱照射。

前一阵子在闲鱼便宜收了一根激光手电,整体铜镍合金材质,原功率1.6W的,波长450nm蓝光。日常用于一些老旧铜物件的结晶硬锈的灼烧清除(聚焦灼烧后形成疏松的氧化铜),买回来用了一个月左右就莫名其妙的光衰了,发光变的很弱,然后自己想着拆开更换激光二极管,本来想着要完整拆开驱动板,无奈商家给这个灌了胶,板子被我拆碎了,遂查了各路资料重新画个驱动(无奈商家太鸡贼,单锂芯片都磨了型号,想抄板都搞不来)。整体结构比较简洁,但是散热很好。

手电整体和部分拆解:

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激光二极管出光窗口:

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拆碎的驱动板

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电路设计:

这类具有FB反馈引脚的升降压IC本来就通过电阻分压进行调压稳压的,一般Vfb电压是对公共端恒定的(以LP6212B6F为例是0.6V,不同型号的IC不一样),我查阅到的德州仪器的厂家此类恒流电路设计指南里提到,若是在采样电阻两端采样电压使用运放去放大电压信号,反馈到IC的FB脚位即可实现恒流:


稳压范例电路:

屏幕截图 2024-08-14 162950.png

采用INA180的恒流范例电路(可以大幅度简化外围电路,减少元件数量):

屏幕截图 2024-08-15 161044.png

升降压IC恒流电路设计指南:

attachment icon TPS63xxx 恒流电路设计参考.pdf 843.19KB PDF 20次下载 预览


我按照恒流范例电路以及公式计算的原理图:

这里使用的LP6212B6F有6A的最大工作电流,有足够的冗余,原本是想换原功率的1.6w 5.6mm封装的管子(手电原管子的封装也是这个,改9mm也麻烦),后来发现这个封装有2.2w功率的,就考虑用了这个,但是2.2w的管的工作电压是4.1~5v(这个差异应该和激光二极管的批次有关),锂电池满电电压在4.2V,考虑到万一遇到某个批次的激光二极管在1.5A工作电流情况下的工作电压是在4.1~4.2V,这个情况下单锂升压在锂电池满电的时候有概率会导致IC饱和抽风,就顺便在驱动板输入线上串联一个SS54二极管(压降0.55v)杜绝此情况,这样锂电满电后经过二极管压降还有3.65v,选用的LP6212B6F升压IC最低工作电压是2.2v左右,低于这个电压就不工作产生电流,加上二极管压降也就是说顶多就让锂电池的电降到2.75v就停止工作,正好在合理的工作区间内不至于一下子令锂电池发生过放。

采样电阻阻值Rs=Vfb*(I*G)-1,这里的I就是激光二极管的工作电流,G是运放电路的整体放大增益(倍数),我这里采用了增益值恒定的INA180电流采样运放,选的是增益值为20的A1型,2.2W的PLPT5 450KA激光二极管的工作电流是1.5A,按照公式计算需要的采样电阻为20mΩ。

电感的选用按照IC厂家给的资料参数去匹配.

Ps:个人有写英文资料的习惯,顺便积累词汇。

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LP6212B6F资料:

attachment icon LowPowerSemi-LP6212B6F.pdf 776.19KB PDF 7次下载 预览

2.2W激光二极管资料:

attachment icon PLPT5 450KA 2.2W 450nm 5.6mm.pdf 1004.17KB PDF 17次下载 预览

画板打板:

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电路板设计资料:

attachment icon Driver.zip 1.33MB ZIP 3次下载


装机上电测试:

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未串联二极管进行降压的情况下,2.6v输入的情况下电路完全正常工作,电流2.5A:

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组装ing:

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光束效果:

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[修改于 3个月8天前 - 2024/08/15 16:16:00]

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