EPC9126/EPC9126HC开发板：高电流脉冲激光二极管驱动器的快速指南

在激光二极管驱动领域，EPC9126和EPC9126HC开发板凭借其独特的性能和设计，成为了电子工程师们关注的焦点。今天，我们就来深入了解一下这两款开发板。

文件下载：EPC9126HC.pdf

开发板概述

EPC9126和EPC9126HC开发板主要用于驱动激光二极管，能够产生总脉冲宽度小于3 ns（半幅度脉冲宽度）的高电流脉冲。开发板配备了EPC2212或EPC2001C（HC版本）增强模式（eGaN®）场效应晶体管（FET）。其中，EPC2212是一款符合AEC - Q101汽车标准的100 V FET，能够产生高达75 A的电流脉冲；EPC2001C则是一款100 V FET，可产生高达150 A的电流脉冲。这两款开发板使用相同的印刷电路板，只是在不同的FET之外，有一些小的组件变化。由于它们的基本设计和性能几乎相同，所以用EPC9126xx来统称这两款开发板。

开发板还配备了EPC9989插入板，它有一系列可分离的5 mm方形插入式PCB，上面有不同激光器的焊盘以及其他各种焊盘。使用插入板可以安装多种不同的激光器或其他负载，同时仍能使用EPC9126xx开发板。不过，开发板不包含激光二极管，需要用户自行提供。

性能参数

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VLogic	栅极驱动和逻辑电源		6		12	V
VBUS	总线输入电压范围		0		80	V
ZIN	输入阻抗				50	Ω
VINPUT	输入脉冲范围		0		5	V
TPin	输入脉冲宽度				1	ns

安全警告

这款开发板能够驱动激光二极管产生高峰值功率的光脉冲，这些脉冲可能会造成永久性视力损伤。激光二极管可能会发出不可见的红外（IR）光，同样会导致永久性视力损伤。因此，用户必须严格遵循正确的激光安全程序，以防止视力受损。

搭建与操作

准备工作

在搭建和操作EPC9126xx开发板之前，一定要仔细审查激光安全注意事项，遵守所有必要的激光安全要求，包括使用个人防护设备（PPE），必要时咨询合格的安全人员。

具体步骤

1. 安装激光二极管或其他负载：在关闭电源的情况下，使用EPC9989插入板来安装激光二极管或其他负载。
2. 连接电源：将输入电源总线连接到 +V (J2)，将接地/返回连接到 –V (J2) 或GND；同时将逻辑电源（7 - 12 V VDC）连接到 +VLogic 或GND。
3. 连接信号脉冲发生器：将信号脉冲发生器连接到输入J5。J5在EPC9126上端接50 Ω，设计用于5 V逻辑输入。信号输入能够处理高达0.25 W RMS（3.5 V RMS）的功率，对应于5 V时50%的占空比。
4. 连接测量设备：使用50 Ω电缆将其余测量SMA输出连接到示波器，并将示波器输入设置为50 Ω阻抗。
5. 开启电源：先开启逻辑电源电压，使其在规格范围内；再开启总线电压，使其在规格范围内。
6. 开启脉冲源：开启脉冲源，并通过输出和任何额外的探测来观察开关操作。可以使用适当的光电接收器观察激光二极管的输出。
7. 调整参数：一旦系统开始运行，可以根据需要在工作范围内调整总线电压、输入脉冲宽度和脉冲重复频率（PRF），并观察系统行为。
8. 关闭系统：关闭系统时，按照上述步骤的相反顺序进行操作。

测量注意事项

在测量高频内容开关节点时，要特别注意避免使用长接地引线。正确的测量方法是将示波器探头尖端穿过开关节点上的大过孔（为此目的而设计），并直接将探头接地到提供的GND端子上。

工作原理

EPC9126xx作为电容放电式激光二极管驱动器，其基本工作原理是通过激光二极管释放储能电容 {C10, C11, C12, C13, C14} 中的能量，然后通过电阻组 {R2, R3, R5, R6} 对这些电容进行充电。

放电过程由输入脉冲控制，该脉冲通过SMA连接器J5输入，J5在开发板上端接50 Ω。当输入为高电平时，栅极驱动器开启Q1，使电容通过激光二极管放电；当输入为低电平时，Q1关闭。如果功率回路中仍有电流，二极管D1、D2（如果用户添加）可以导通，帮助防止激光和FET过电压。

激光二极管或负载考虑

EPC9126xx可以直接用于安装激光二极管或其他负载。不过，由于许多激光供应商的安装焊盘不同，为了优化驱动器性能并保持所需的灵活性，可以使用插入式PCB。EPC9126xx Rev. 3配备了EPC9989插入式PCB，它有各种5 mm方形插入式PCB，可以从板上取下。这些插入板的顶面有各种焊盘，可以容纳多个表面贴装激光二极管、一个MMCX连接器以及多种适合各种可能负载的图案。

推荐的插入板使用步骤如下：

1. 在EPC9126xx PCB的U2焊盘上涂抹焊膏。
2. 在插入板顶面的适当焊盘上涂抹焊膏。
3. 将所需的插入板底面朝向EPC9126xx的U2焊盘小心放置。
4. 将激光二极管或所需负载放置在插入板上。
5. 使用推荐的温度曲线进行回流焊接，强烈建议使用能够满足推荐焊接规格的回流炉，也可以根据用户经验使用其他回流方法。

测量考虑

开发板上的SMA插孔用于测量电路中的多个电压，包括栅极驱动输入、Q1栅极电压、Q1漏极电压、储能电容的充电电压以及放电电容电流测量分流器的感应电压。所有测量点都设计为端接50 Ω，因此在查看波形时，示波器输入应设置为50 Ω输入。理想情况下，未使用的输入也应端接50 Ω负载，以防止探头产生额外的谐振。

SMA测试点特性

标识	PCB标签	描述	衰减因子	直流阻断电容	低频时间常数	内部50 Ω端接
J3	CAP	放电电容电压（原理图上的VCHARGE）	41 V/V	10 nF	10 μs	是
J6	SHUNT	放电分流器电压	21.2 A/V (EPC9126) 45.5 A/V (EPC9126HC)	否	N/A	否
J7	V OUT	Q1漏极电压	41 V/V	10 nF	10 μs	是
J9	V GDIN	栅极驱动输入	20	否	N/A	否
J10	V GS	Q1栅极电压	20	否	N/A	否

电流分流器

电流分流器用于估计放电电容电流。开发板通过精心选择电阻和补偿网络来减少电流分流器的电感效应，但它是在电流测量精度和对激光驱动器性能的影响之间进行的折衷。如果需要更准确的分流器波形测量，可以更换分流电阻，但这可能会导致电容电压测量误差和功率损耗增加。

其他特点

窄脉冲发生器

许多信号发生器无法产生准确的短脉冲，EPC9126xx包含一个窄脉冲输出功能，通过德州仪器LMG1020数据表第8.2.2.2节中给出的方法控制。正常操作时，位置6应处于ON状态，位置1到5应处于OFF状态，此时输入到J5的脉冲将直接传递到栅极驱动。

元件修改

储能电容 {C11, C12, C13, C14, C15} 的值以及充电电阻 {R2, R3, R5, R6} 可以根据需要进行修改。在极端情况下，如果不需要电容放电脉冲，可以将电阻减小到0 Ω。

总结

EPC9126/EPC9126HC开发板为驱动激光二极管提供了一个强大而灵活的解决方案。通过合理的搭建和操作，工程师们可以充分发挥其性能，满足不同的应用需求。在使用过程中，一定要注意安全，并根据实际情况进行参数调整和元件修改。你在使用这类开发板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。