Driver(드라이버)

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레이저다이오드에 불을 켜기위한 구동 회로.

1 Driver를 쓰는 이유

일반적인 필라멘트 전구는 동작 전압 범위가 매우 넓다.
예를들어, 자동차에 쓰이는 필라멘트 전구는 12v에서 동작한다고 알고있지만 사실 그 절반정도인 7v근처~15v까지도 불이 켜진다. 무려 최소 동작전압과 최대 동작전압 사이의 갭이 두배가까이 차이난다.

그렇기때문에 일반 필라멘트전구는 대충 비슷한 전압을 공급해주기만 하면 큰 탈없이 사용할수 있다. 6v손전등 전구에 3v, 9v를 입력해도 잘 켜진다.

하지만, 레이저다이오드는 최소 동작전압과 최대 동작전압 갭이 2v내외 수준으로 아주 좁은 동작전압 범위만을 갖는다. 더군다나 0.1v단위의 아주 미세한 전압 변동에 의해서도 다이오드에 흐르는 전기에너지는 순식간에 전기에너지가 몇배 몇십배 단위로 차이가 날 만큼 최소 동작전압과 최대 동작전압간의 차이에 대하여 아주 예민하게 반응한다.

즉, 0.1v단위 극미세 전압차이를 제대로 보정해주지 않으면 순식간에 전기에너지가 집중되어 레이저다이오드가 파손된다는 의미이다.

드라이버는 바로 이러한 일정한 수준의 미세한 전기에너지를 지속 공급하여 다이오드가 파손되지 않고 점등될수 있도록 해주는 전자회로이다.

2 driver의 종류

크게 레이저다이오드 드라이브 회로는 벅(Buck), 벅부스트(Buck-Boost),부스터(Booster) 세종류가 있다. 당연히 동작 전압, 방식 그리고 용도가 다 다르다.

2.1 벅(Buck) Driver

• 사용 방식: 입력 전압이 레이저다이오드 동작 전압보다 클 때. (Vin > Diode Vf)

쉽게 이해하려면 전압을 깎아내리는 구동회로라고 이해하면 된다. 주로, 입력전압과 다이오드 동작전압의 차이가 매우 클때 사용한다. 예를들어서, 동작전압 4v~4.5v짜리 다이오드를 12v~24v의 전압으로 점등시킬때.

주요 특징으로는, 보통 Buck driver는 용량이 큰것들이 많다. 용량이 큰것이 많다는건 버닝레이저(Burning Laser)처럼 고출력계열 구동에 주로 사용된다는 의미이다.

또한, 용량이 큰 것들이 많은만큼 부스터와 벅부스터 드라이버에 비해 발열량도 상당히 큰 편에 속한다.

2.2 벅부스트(Buck Boost) Driver

사용 방식 : 입력 전압과 레이저다이오드의 동작 전압이 서로 비슷하거나, 동작 전압이 더 높을때(Vin ≥ Diode Vf)

쉽게 이해하려면 전압이 애매할때 사용하는 구동회로라고 이해하면 된다. 실제로도 입력전압과 다이오드 동작전압간의 차이가 크지 않을때 주로 사용된다.
예를들어, 동작전압 1.9v~2.3v짜리 다이오드를 3v전압으로 점등시킬때.

주로 포터블 레이저포인터의 제작에 사용되며, 레이저포인터의 출력변화를 미세한 단위로 세팅할수 있다.
포터블 포인터에 사용되는만큼 출력 전력량이 수 암페어에 달하는 벅 드라이버에 비해 높지 않은 수백mA수준에서 그치는 제품들이 많다.

물론 간혹가다 손톱만한 벅부스트에서 2A씩 땡겨쓸수있는 상식을 벗어난 변태적인 제품들도 있다.

2.3 부스트(Boost) Driver

사용 방식 : 입력 전압이 레이저다이오드의 동작 전압보다 낮을때(Vin < Diode Vf) 사용한다.

쉽게 이해하려면 전압을 강제로 뻥튀기 시키는 구동회로이다. 실제 사용예시 역시 6v이상 전압에서 동작하는 DE방식 다이오드를 3v짜리 잔지로 켜야하는 상황에서 주로 사용된다.

전압을 강제로 뻥튀기시켜 고성능 다이오드를 점등할수 있다는 장점으로 인해 극한의 소형 경량화를 추구하기에 아주 최적이라 고성능 휴대용 레이저포인터에 주로 이용된다.

하지만 벅 드라이버는 소형 고용량 제품이 많이 있지만 부스터 드라이버는 소형 고용량 제품이 없으며 효율이 벅 드라이버에 비해 좋지 못하므로 고출력 버닝레이저 장르에 사용하기에는 부적절하다.

3 표준 드라이버 세팅법

1. 블루레이저

• 405nm 450nm 등 블루레이저 계열 중, 출력이 높은 버닝레이저는 보통 Buck 드라이버를 적용한다. 당연히 입력전압이 6~12v정도로 충분히 높아야 작동한다.

• 버닝레이저보더 비교적 저출력, 소형화를 원한다면 Boost 드라이버를 사용하면 된다.

2. 그린레이저

• DPSS방식 그린레이저는 빨간색 계열(적외선)인 808nm 다이오드를 점등하여 동작하므로 Buck또는 BuckBoost 혹은 리니어 드라이버를 주로 사용한다.

• 와트급의 버닝에 가까운 DE방식 그린레이저는 일반적으로 Buck드라이버를 사용한다. 물론 Boost드라이버를 사용해도 되지만 다이오드의 성능을 100% 발휘하지 못하는 경우가 대다수이며 보통 Boost드라이버 용량또한 작기때문에 최대 파워로 세팅할경우 발열이 심하고 효율도 낮기때문에 그다지 추천하지는 않는다.

• 비교적 저출력계열 DE방식 그린레이저는 Boost드라이버를 조합하여 소형 경량화 세팅하는 경우가 많다.

3. 레드레이저

• 보통 BuckBoost처럼 출력전압이 낮은편에 속하는 드라이버를 사용한다. 리니어 드라이버를 사용하는 경우도 있다. Boost드라이버처럼 드라이버의 출력전압이 높을경우 다이오드가 손상될수있다.

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