专利名称：输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种半导体激光驱动器。
背景技术：
半导体激光器(Laser Diode简称LD)作为新型光源，与其它激光器相比具有无法比拟的特性。LD的输出特性不仅跟本身的材料、工艺有着紧密的联系，驱动装置的好坏也极大地影响其输出特性。因此在使用半导体激光器时，应选择性能良好的驱动装置，这对更好地发挥半导体激光器的性能有着极其重要的意义。目前，市面上有大量的通用型的半导体激光驱动器，仅需要提供其电源和信号即可工作。但是大多数的驱动器由纯硬件组成，且系统集成度低，抗干扰能力差，激光器保护功能不完善，导致半导体激光器输出精度不高且易损坏，制约了半导体激光器的应用。同时，还存在以下缺陷(1)大功率时放大器发热严重当半导体激光器需输出较大功率时，驱动电路中的功率放大器(晶体管)发热现象严重。功率放大器发热不但会引入热噪声，使输出光功率精度降低，长时间工作甚至会因热击穿而损坏晶体管。对于发热问题，通常采用更换更大功率晶体管元件和增大散热片面积予以解决。但大功率晶体管元件价格较贵，更换会增加产品成本，且可选品种较中低功率型要少，且配备大功率晶体管相应散热片将大大增加装置体积。(2)保护功能不足，尤其是限流保护响应太慢传统的中高档半导体激光驱动器通过A/D采样方式进行过流或限流保护，低档产品往往通过采样电阻两端电压降与预定电压值比较进行保护。由于激光器对电流要求较高，不允许过流，而软件及电阻采样等方法实现过流或限流保护，都是采样需等至电流已接近甚至超过额定电流后才通过比较，进行保护。这样由于延时较长，因此该方法易损坏激光器。对电网中产生的浪涌冲击及开关过程中的过流现象，也需有一定的保护措施。(3)恒压模式驱动的驱动器目前较少，且控制算法参数调节麻烦目前市场上的绝大多数半导体激光驱动器为恒功率及恒流驱动模式，而恒电压驱动模式驱动器稀少。这就对需用恒压驱动的半导体激光器的利用带来了麻烦。而且，现在半导体激光驱动器大多数只采用单一闭环方式控制，控制精度不高，且控制算法参数调试麻烦。特别是对于以硬件为主的电路进行PID参数调试时，非常麻烦，需通过不断更换电阻、 电容值实现。(4)驱动功率范围及精度、连续调节问题目前市场上的中低功率半导体激光驱动器输出功率精度不够高，一般在百分之几，而且激光发射功率调节点单一，很难实现发射功率连续可调。而且大多数驱动器的温控精度不高，温度不容易控制在激光器适合的工作条件下，且温度起伏不定，这样就容易减少激光器使用寿命
发明内容
本发明是为了解决现有半导体激光器大功率时放大器发热严重，以及限流保护响应慢问题，从而提供一种输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器。
输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器，它包括MCU控制器、 电源电路、降压电路、反接保护电路、抗浪涌冲击电路、滤波电路、电压采样电路、电流采样电路、恒流控制电路、热敏电阻、采样电路、温度控制电路、TEC制冷器和激光二极管LD ；电源电路的电源信号输出端与降压电路的电源信号输入端连接，降压电路的电源信号输出端与反接保护电路的信号输入端连接，反接保护电路的信号输出端与抗浪涌冲击电路的信号输入端连接，抗浪涌冲击电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端与激光二极管LD的电源信号输入端连接，电压采样电路用于采集激光二极管LD两端的端电压，电流采样电路用于采集激光二极管LD的工作电流，恒流控制电流用于控制流经激光二极管LD的电流强度，电压采样电路的采样信号输出端与MCU控制器的电压采样信号输入端连接，电流采样电路的采样信号输出端与恒流控制电路的采样信号输入端连接，恒流控制电路的控制信号输入端与MCU控制器的恒流控制信号输出端连接；热敏电阻用于采集激光二极管LD表面的温度，所述热敏电阻的温度信号输出端与采样电路的温度信号输入端连接，采样电路的温度信号输出端与MCU控制器的温度信号输入端连接；TEC制冷器用于对激光二极管LD表面进行制冷，所述TEC制冷器的温度控制信号输入端与温度控制电路的温度控制信号输出端连接；温度控制电路的温度信号输入端与热敏电阻的温度信号输出端连接。有益效果本发明采用小功率放大器实现大功率输出，降低热噪声，解决了大功率时放大器发热严重的问题；同时，本发明利用恒流电路提供基极电流方式，将最终的总输出电流保持在限定值以内，从而避免流过激光的电流过大，可高效保护，限流保护响应快。
图1是本发明的结构示意图；图2是具体实施方式
中的电路连接示意图；图3本发明的基于双闭环的恒压模式控制原理示意图；图4是具体实施方式
四中的防浪涌冲击电路的电路连接示意图；图5是具体实施方式
四中的Maxl968的功能示意图；图6是具体实施方式
四中恒温系统的原理示意图；图7是本发明的软件工作流程示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1说明本具体实施方式
，输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器，它包括MCU控制器1、电源电路2、降压电路3、反接保护电路 4、抗浪涌冲击电路5、滤波电路6、电压采样电路7、电流采样电路8、恒流控制电路9、热敏电阻10、采样电路11、温度控制电路12、TEC制冷器13和激光二极管LD ；电源电路2的电源信号输出端与降压电路3的电源信号输入端连接，降压电路3 的电源信号输出端与反接保护电路4的信号输入端连接，反接保护电路4的信号输出端与抗浪涌冲击电路5的信号输入端连接，抗浪涌冲击电路5的信号输出端与滤波电路6的信号输入端连接，滤波电路6的信号输出端与激光二极管LD的电源信号输入端连接，电压采样电路7用于采集激光二极管LD两端的端电压，电流采样电路8用于采集激光二极管LD的工作电流，恒流控制电流9用于控制流经激光二极管LD的电流强度，电压采样电路7的采样信号输出端与MCU控制器1的电压采样信号输入端连接，电流采样电路8的采样信号输出端与恒流控制电路9的采样信号输入端连接，恒流控制电路9的控制信号输入端与MCU 控制器1的恒流控制信号输出端连接；热敏电阻10用于采集激光二极管LD表面的温度，所述热敏电阻10的温度信号输出端与采样电路11的温度信号输入端连接，采样电路11的温度信号输出端与MCU控制器 1的温度信号输入端连接；TEC制冷器13用于对激光二极管LD的表面进行制冷，所述TEC制冷器13的温度控制信号输入端与温度控制电路12的温度控制信号输出端连接；温度控制电路12的温度信号输入端与热敏电阻10的温度信号输出端连接。本实施方式主要解决的问题是(1)大功率时放大器发热严重问题传统的半导体激光器输出较大功率时，驱动电路中的功率放大器(晶体管)发热现象严重。这样不但会引入热噪声，使输出光功率精度降低，长时间工作甚至会因热击穿而损坏晶体管。本发明创造可不采用更换更大功率晶体管元件和增大散热片面积，仅利用几个低廉的小功率放大器就可实现大功率输出，降低热噪声。(2)限流保护响应太慢问题传统的半导体激光驱动器都通过软件或电阻采样等方法实现过流或限流保护，这样做采样需等至电流已接近甚至超过额定电流后才通过比较，进行保护。这样由于延时较长，因此该方法易损坏激光器。本发明创造利用恒流电路提供基极电流方式，只要恒流电路输出的电流设置合理，可使最终的总输出电流保持在限定值以内，从而避免流过激光的电流过大，可高效保护。(3)提供了一款恒压模式驱动的驱动器，且控制算法参数调节简便目前市场上的绝大多数半导体激光驱动器为恒功率及恒流驱动模式，而本发明创造的恒电压驱动模式驱动器刚好弥补了这一空白。而且，现在半导体激光驱动器大多数只采用单一闭环方式控制，控制精度不高，且控制算法参数调试麻烦。本装置采用双闭环设计，内环可有效抑制噪声，外环以单片机为核心，通过单片机可实现PID参数的精确设置， 操作极其简便。(4)驱动功率范围及精度、连续调节问题目前市场上的一般功率半导体激光驱动器输出功率精度不够高，一般在百分之几，而且激光发射功率调节点单一，很难实现发射功率连续可调。而且大多数驱动器的温控精度不高，温度不容易控制在激光器适合的工作条件下，且温度起伏不定，这样就容易减少激光器使用寿命。本装置附有恒温模块及防浪涌冲击等保护措施，可大大提高激光使用寿命。独特的电路结构增加了输出的恒定电压精度(0. )，且功率连续可调。从目前的半导体激光器固有结构特点和控制特性出发，将双闭环控制方式引入半导体激光驱动器中，通过多个小型功率放大器并联连接和增加高可靠限流电路，同时利用单片机实现PID控制参数精确设定及软启动功能，降低了功率放大器热噪声及产品成本， 提高了装置负载量及保护能力，最终设计成一款高精度、高可靠性，输出光功率连续可调的恒压模式半导体激光驱动器。该装置可大幅度提高系统的可靠性，操作简便，降低系统成本和体积，极大地提高系统的性价比。系统要达到的基本技术指标如下激光器两端恒压控制精度在0. 1 %以内，且在2-5V间连续可调；要求激光驱动器额定带载电流3A以上，以驱动大功率激光器；能有效控制激光管工作温度，保证温度波动不大于士0. rc ；具有限流、过压、软启动及防浪涌冲击等保护功能；电磁兼容合理布线、布局降低电磁干扰，减小噪音。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器的区别在于，它还包括监测显示电路15，所述监测显示电路15的温度信号输入端与MCU控制器1的温度信号输出端连接。本实施方式能够监测及显示系统当前运行参数。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器的区别在于，它还包括报警电路16，所述报警电路16 的报警信号输入端与MCU控制器1的报警信号输出端连接。
具体实施方式
四、结合图2说明本具体实施方式
，本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器的区别在于，电压采样电路7包括十号电阻R10、二号运算放大器U2和十一号电阻Rl 1 ；电流采样电路8包括三号运算放大器U3、五号电容C5、十二号电阻R12、十三号电阻R13、十四号电阻R14和十五号电阻R15 ；恒流控制电路9包括十六号电阻R16、十七号电阻R17、一号电容Cl、一号电阻R1、 一号运算放大器U1、一号二极管D1、电位器R2、恒流源Q1、二号三极管Q2、三号二极管D3、 一号电感Li、二号电容C2、三号电容C3、稳压管TV、三号电阻R3、三号三极管Q3、四号三极管Q4、五号三极管Q5、四号电阻R4、五号电阻R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电阻R8和九号电阻R9 ；一号电阻Rl的一端作为恒流控制电路9的恒流控制信号的输入端，所述一号电阻 Rl的另一端与一号运算放大器Ul的正向输入端连接，所述一号运算放大器Ul的反向输入端同时与一号电容Cl的一端、十七号电阻R17的一端和十六号电阻R16的一端连接；所述一号电容Cl的另一端同时与十七号电阻R17的另一端、一号运算放大器Ul的输出端和一号二极管Dl的阴极连接；一号二极管Dl的阳极同时与电位器R2的一端、恒流源Ql的一端和二号三极管Q2的基极连接；电位器R2的另一端与恒流源Ql的控制端连接；恒流源Ql 的输出端同时与二号三极管Q2的集电极、三号三极管Q3的集电极、四号三极管Q4的集电极、五号三极管Q5的集电极、三号二极管D3的阳极、一号电感Ll的一端和二号电容C2的一端连接；三号二极管D3的阴极同时与一号电感Ll的另一端、三号电容C3的另一端、稳压管TV的阴极和电源的正极连接；电源的负极同时与稳压管TV的阳极、三号电容C3的另一端和二号电容C2的另一端连接电源地；二号三极管Q2的发射极同时与三号电阻R3的一端、四号电阻R4的一端、五号电阻R5的一端和六号电阻R6的一端连接；三号电阻R3的另一端与三号三极管Q3的基极连接；四号电阻R4的另一端与四号三极管Q4的基极连接；五号电阻R5的另一端与五号三极管Q5的基极连接；三号三极管Q3的发射极与七号电阻R7的一端连接；四号三极管Q4的发射极与八号电阻R8的一端连接；五号三极管Q5的发射极与九号电阻R9的一端连接；六号电阻R6的另一端同时与四号电容C4的一端、二号二极管D2的阴极、激光二极管LD的阳极、二号运算放大器U2的正向输入端、七号电阻R7的另一端、八号电阻R8的另一端和九号电阻R9的另一端连接；四号电容C4的另一端同时与二号二极管D2的阳极、激光二极管LD 的阴极、二号运算放大器U2的反向输入端、十二号电阻R12的一端、十三号电阻R13的一端和五号电容C5的一端连接；二号运算放大器U2的两个增益设置端之间串联有电阻RlO ；二号运算放大器U2的输出端作为电压采样电路7的电压采样信号输出端；五号电容C5的另一端同时与十三号电阻R13的另一端、十四号电阻R14的一端和电源地连接；十二号电阻R12的另一端与三号运算放大器U3的正向输入端连接；十四号电阻R14的另一端同时与三号运算放大器U3的反向输入端和十五号电阻R15的一端连接； 十五号电阻R15的另一端同时与三号运算放大器U3的输出端和十六号电阻R16的另一端连接。工作原理本实施方式中的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器采用以稳压驱动为基础，通过双闭环采样恒定电压控制系统及恒温系统实现激光器正常工作并发出功率稳定的激光，同时通过以单片机为核心的A/D转换和放大电路达到设定或调节驱动器输出恒定电压的效果。系统硬件电路具体设计输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器硬件电路包括基于双闭环的恒压控制电路、恒温控制电路、单片机控制系统及辅助电源。1、基于双闭环的恒压控制电路基于双闭环的恒压模式控制原理图如图3所示，若激光器两端的电压过大，发出的光功率增强。此时电压采样器接收到的信号将增大，经过A/D转换生成的数字信号与单片机内设定恒定电压所对应的基准电压信号数字量相比较，使得经D/A输出后的电压基准源Ur降低。由于内环是电流控制环，这样就形成了恒流闭环系统，由于电压基准源Ur的降低，将使流经激光器的电流减少，从而使得激光器两端电压降低，如此循环直至电压恒定， 最终使激光器输出功率稳定。基于双闭环的恒压模式控制电路内环以达林顿连接模式为调整放大器，且将其接成发射极输出的形式，半导体激光器作为负载串联在达林顿第2级发射极，通过控制达林顿第1级三极管基极电流实现对激光器电流的控制。本驱动器中，在放大器达林顿连接模式的基础上，将第2级小功率三极管放大器多个并联(Q3 Q5)，这样就可利用总的大电流通过小功率放大器的分流实现在不更换高成本大功率元件条件下降低调整放大器的发热温度，从而避免因发热而引入热噪声，降低输出恒定电压精度。图中R3至R9起三极管并联连接时电流分流平衡的作用。高精度采样电阻R13接在半导体激光器下方，所得电流采样信号先经过由U3及外围电阻组成的同相比例放大环节，接着再接入高精度运放Ul的反相输入端，构成电流负反馈，达到流经激光器的电流恒定。内环中流经激光器的电流I在R13 上的压降形成反馈电压，I变化的任何倾向都将表现为反馈至Ul反相输入端的电压大小， 经与Ul同相端Ur比较，最终使电流I跟随D/A输出设定电压，实现内环消除恒流控制电路杂散干扰的功能。电路中增加了独特的限流保护设计电路。利用恒流电路输出恒定电流，提供达林顿第1级三极管放大器的基极电流。该恒流电路输出电流一部分提供给三极管放大器Q2，作为其基极电流，剩下的将通过二极管Dl全部流入OP放大器U1。在正常工作(电流不超过额定值)时，可通过改变OP放大器Ul的同相端电压，使通过二极管Dl流入OP放大器Ul 的电流大小发生改变，最终实现调整放大器输出总电流I变化。当D/A设定输出电压to过大时，由于OP放大器输出端反接了一个二极管，避免了 OP放大器的输出电流流入达林顿第 1级三极管的基极，此时流入基极的只是恒流电路输出的全部恒定电流。改变R2的值，就可使恒流电路输出不同的恒定电流，只要设置合理，在外界设定值to过高的情况下可使流过半导体激光器的电流在最大限定值以内，从而避免流过激光的电流过大，保护激光器。由于流经半导体激光器的电流与激光器两端的电压降呈非线性关系，因此需用外环控制，以实现恒压的目的。图中高精度仪用放大器用于采集半导体激光器两端的压降，经 A/D转换成数字量输入单片机。单片机通过PID算法，输出与设定功率所对应的基准电压信号数字量相比较，使得经D/A输出后的电压基准源to大小发生改变。由于内环是电流控制环，这样就形成了恒流闭环系统，可有效消除噪声干扰，外环通过电压采样反馈构成恒压环，最终使压控型激光器两端电压恒定，输出功率稳定。图2是基于双闭环的恒压电路控制电路图。如图4所示，电路Ll与C2、C3构成了 π型滤波电路，可有效滤除文波。压敏电阻 TV可防止过流现象。在最初的供电电源输入端加入了防浪涌冲击电路，可防止在开关过程及市电不稳时保护激光器。其中软启动通过软件实现。2、恒温控制电路LD (激光二极管)输出特性受温度影响很大，随着温度的升高，必须有更多的载流子来维持所需粒子数反转，LD的阈值电流升高，导致LD的能量转化效率降低，电能转换为热能，形成正反馈，温度进一步升高，同时发射波长也随着温度的变化发生漂移。如果LD不能快速有效地制冷，则会影响其输出特性，甚至会损坏LD。因此为了保证LD有较长的工作寿命，必须采取ATC (auto temperature control) 措施，通过控制LD管芯温度来维持LD正常工作的温度。一般ATC是采用半导体TEC(热电制冷器)。TEC是一种没有运动部分的小型热泵，常被运用于空间有限和高可靠性的场合。 TEC的功能实现取决于供电电流的方向，通过改变电流方向实现制热或者制冷。本装置选用芯片MAX1968，是用来控制TEC实现LD的ATC。MAX1968是一款适用于 Peltier TEC模块的开关型驱动芯片，工作于单电源，能够提供士3A双极性输出，其功能框图如图5所示。MAX1968是一个TEC控制器，用于设定和稳定TEC的温度。每个加载在MAX1968电流控制输入端的电压对应一个目标温度设定点。适当的电流通过TEC将驱动TEC对LD供热或是制冷。LD的温度由温度传感器来测量并反馈给MAX1968，用于调整系统回路和驱动 TEC工作。TEC控制器为了完成此工作，需要一个精密的输入放大器，用以准确测量目标温度和LD实际温度之间的差别；需要一个补偿放大器，用以优化TEC对温度间隔的反应。MAX1968能高效率工作以减小热量，而且体积小，系统外部元件少，所以可广泛应用于激光器、各种光电仪器和光通信、自动测试设备和生物技术实验室没备等ATC系统。图6为利用MAX1968设计LD的温度控制系统。系统中主控回路采用负反馈，将温度传感器输出的电压与给定电压比较，所得误差值经放大和一定的控制电路或控制算法后，送入MAX1968，以控制TEC上的电压、电流的大小和方向，进而实现制冷或制热。常用的温度传感器有负温度系数的热敏电阻、RTD(电阻温度检测器，包括钼电阻、铜电阻等)、集成温度传感器(如LM335、AD590或AD592等)。本装置为较好地实现各种指标采用温度传感器DS18B20及单片机共同组成的数字式温度-电压传感器。制冷片温度20-30°C对应输出电压1-4V。3、系统软件软件的整体工作过程如图7所示，在上电以后，首先进入第一阶段，单片机对内部资源进行初始化，包括对其他将被使用到的端口进行初始化，内部定时器的初始化，还有外部中断的初始化。第二阶段，通过A/D模块进行电压采集，并且判断当前工作电压是否正常，如果不正常，则需要判断当前是过电压还是欠电压，从而作出相应的电压保护，并且通过蜂鸣器和液晶报警。如果电压正常，则进入下一步的工作。第三阶段，对所有的外设进行初始化，这个阶段包括对A/D进行初始化，D/A进行初始化，还有对DS18B20进行初始化，在对以上外设初始化后，启动定时器，进入液晶主界面，然后用户可进行功率设定，因为恒压模式驱动的激光器工作时激光器两端电压需保持恒定，因此改变运放Ul同相输入端基准电压to就可以改变激光器端电压的压降，从而可调节发射功率，这两部分都是通过最开始d的D/A初始化完成的，且开启时采用软启动开启方式。第四阶段，在主程序中进行显示实时温度，显示实时电流值，并且等待外部中断中是否有按键被按下，如果有按键被按下，则重新设定当前的输出电流值，如果没有中断发生，则等待IOOms以后，继续循环第四阶段中的内容。本实施方式是一款高精度、高可靠、输出光功率连续可调的恒压模式半导体激光驱动器设计。解决了传统大功率半导体激光驱动器必须使用高成本大功率放大器、输出光功率精度易受热噪声影响、限流保护不足、调试和维护困难等问题。输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器设计实现了双闭环控制运行、高精度连续可调、高可靠和性价比高的目标。输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器取代了传统半导体激光驱动器设计的硬件化，通过双闭环系统可方便调节PID控制参数，独特的多放大器并联结构及限流电路等保护措施不但提高了输出精度，而且对激光器起到了高效的保护作用。输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器设计技术可有效应用于恒压型、大功率的激光器驱动，该技术达到了国内同类产品的先进水平，该装置完成的关键技术主要有解决了大功率输出时放大器发热严重、热噪声问题在放大器达林顿连接的基础上，将第2级放大器多个并联，在利用小功率放大器的条件下就可增加输出电流，提高带载能力，从而可不通过更换高成本大功率元件就能实现大功率输出，且利用均流技术可大大降低放大器发热温度，从而避免大功率输出时引入热噪声，降低恒压输出精度。独特的限流保护设计利用恒流电路提供放大器达林顿第1级三极管的基极电流。该恒流电路输出的电流一部分提供给放大器作为基极电流，剩下的将全部流入OP放大器。在正常工作(电流不超过额定值)时，通过改变OP放大器的流入电流，可实现调节输出的恒定电压值(即光功率值)。当D/A基准电压过大时，由于OP放大器输出端反接了一个二极管，避免了 OP放大器输出电流流入达林顿第1级三极管的基极，此时流入基极的将只是恒流电路输出的全部电流。只要恒流电路输出的电流设置合理，可使最终的总输出电流保持在限定值以内，从而避免流过激光的电流过大。 本装置采用双闭环设计，内环可有效抑制噪声，通过单片机可实现PID参数的精确设置，避免通过更换电阻、电容值实现。通过软件实现软启动功能，保护因开启时产生过电流而损坏激光器。本装置是恒压模式驱动的半导体激光驱动器(目前恒压型驱动器较少)，附有恒温模块及防浪涌冲击等保护措施，可输出高精度恒定电压，且功率连续可调。
权利要求
1.输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器，其特征是它包括MCU 控制器(1)、电源电路O)、降压电路(3)、反接保护电路G)、抗浪涌冲击电路(5)、滤波电路(6)、电压采样电路(7)、电流采样电路(8)、恒流控制电路(9)、热敏电阻(10)、采样电路 (11)、温度控制电路(12)、TEC制冷器(13)和激光二极管(LD)；电源电路( 的电源信号输出端与降压电路C3)的电源信号输入端连接，降压电路(3) 的电源信号输出端与反接保护电路的信号输入端连接，反接保护电路的信号输出端与抗浪涌冲击电路(5)的信号输入端连接，抗浪涌冲击电路(5)的信号输出端与滤波电路(6)的信号输入端连接，滤波电路(6)的信号输出端与激光二极管(LD)的电源信号输入端连接，电压采样电路(7)用于采集激光二极管(LD)两端的端电压，电流采样电路(8)用于采集激光二极管(LD)的工作电流，恒流控制电流(9)用于控制流经激光二极管(LD)的电流强度，电压采样电路(7)的采样信号输出端与MCU控制器(1)的电压采样信号输入端连接，电流采样电路( 的采样信号输出端与恒流控制电路⑶)的采样信号输入端连接，恒流控制电路(9)的控制信号输入端与MCU控制器(1)的恒流控制信号输出端连接；热敏电阻(10)用于采集激光二极管(LD)表面的温度，所述热敏电阻(10)的温度信号输出端与采样电路(11)的温度信号输入端连接，采样电路(11)的温度信号输出端与MCU 控制器(1)的温度信号输入端连接；TEC制冷器(13)用于对激光二极管(LD)的表面进行制冷，所述TEC制冷器(13)的温度控制信号输入端与温度控制电路(1 的温度控制信号输出端连接；温度控制电路(12) 的温度信号输入端与热敏电阻(10)的温度信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器， 其特征在于它还包括监测显示电路(15)，所述监测显示电路(1 的显示信号输入端与MCU 控制器(1)的显示信号输出端连接。
3.根据权利要求1所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器， 其特征在于它还包括报警电路(16)，所述报警电路(16)的报警信号输入端与MCU控制器 (1)的报警信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器， 其特征在于电压采样电路(7)包括十号电阻(RlQ)、二号运算放大器(U2)和十一号电阻 (Rll)；电流采样电路⑶包括三号运算放大器(U3)、五号电容(C5)、十二号电阻(R12)、 十三号电阻(R13)、十四号电阻(R14)和十五号电阻(R15)；恒流控制电路(9)包括十六号电阻(R16)、十七号电阻(R17)、一号电容(Cl)、一号电阻(R1)、一号运算放大器(U1)、一号二极管(Dl)、电位器(R2)、恒流源(Ql)、二号三极管(Q2)、三号二极管(D3)、一号电感 (Li)、二号电容(C2)、三号电容(C3)、稳压管(TV)、三号电阻(R3)、三号三极管0^3)、四号三极管(Q4)、五号三极管0^5)、四号电阻(R4)、五号电阻(R5)、六号电阻(R6)、七号电阻 (R7)、八号电阻(R8)和九号电阻(R9)；一号电阻(Rl)的一端作为恒流控制电路(9)的恒流控制信号的输入端，所述一号电阻 (Rl)的另一端与一号运算放大器(Ul)的正向输入端连接，所述一号运算放大器(Ul)的反向输入端同时与一号电容(Cl)的一端、十七号电阻(R17)的一端和十六号电阻(R16)的一端连接；所述一号电容(Cl)的另一端同时与十七号电阻(R17)的另一端、一号运算放大器 (Ul)的输出端和一号二极管(Dl)的阴极连接；一号二极管(Dl)的阳极同时与电位器(R2)的一端、恒流源(Ql)的一端和二号三极管(Q2)的基极连接；电位器(R2)的另一端与恒流源(Ql)的控制端连接；恒流源(Ql)的输出端同时与二号三极管(Q2)的集电极、三号三极管(Q3)的集电极、四号三极管(Q4)的集电极、五号三极管(Q5)的集电极、三号二极管(D3) 的阳极、一号电感(Li)的一端和二号电容(C2)的一端连接；三号二极管(D3)的阴极同时与一号电感(Li)的另一端、三号电容(C3)的另一端、稳压管(TV)的阴极和电源的正极连接；电源的负极同时与稳压管(TV)的阳极、三号电容(C3)的另一端和二号电容(C2)的另一端连接电源地； 二号三极管(Q2)的发射极同时与三号电阻(R3)的一端、四号电阻(R4)的一端、五号电阻(R5)的一端和六号电阻(R6)的一端连接；三号电阻(R3)的另一端与三号三极管(Q3) 的基极连接；四号电阻(R4)的另一端与四号三极管(Q4)的基极连接；五号电阻(R5)的另一端与五号三极管(Q5)的基极连接；三号三极管(Q3)的发射极与七号电阻(R7)的一端连接；四号三极管(Q4)的发射极与八号电阻(R8)的一端连接；五号三极管(Q5)的发射极与九号电阻(R9)的一端连接；六号电阻(R6)的另一端同时与四号电容(C4)的一端、二号二极管(D2)的阴极、激光二极管(LD)的阳极、二号运算放大器(U2)的正向输入端、七号电阻(R7)的另一端、八号电阻(R8)的另一端和九号电阻(R9)的另一端连接；四号电容(C4) 的另一端同时与二号二极管(D2)的阳极、激光二极管(LD)的阴极、二号运算放大器(U2) 的反向输入端、十二号电阻(R12)的一端、十三号电阻(R13)的一端和五号电容(C5)的一端连接；二号运算放大器(U2)的两个增益设置端之间串联有电阻(RlO) ；二号运算放大器 (U2)的输出端作为电压采样电路(7)的电压采样信号输出端；五号电容(C5)的另一端同时与十三号电阻(R13)的另一端、十四号电阻(R14)的一端和电源地连接；十二号电阻(R12)的另一端与三号运算放大器(U3)的正向输入端连接； 十四号电阻(R14)的另一端同时与三号运算放大器(U3)的反向输入端和十五号电阻(R15) 的一端连接；十五号电阻(R15)的另一端同时与三号运算放大器(U3)的输出端和十六号电阻(R16)的另一端连接。
全文摘要
输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器，涉及一种半导体激光驱动器，它解决了现有半导体激光器大功率时放大器发热严重，以及限流保护响应慢问题。它的电压采样电路用于采集激光二极管的电压，电流采样电路用于采集激光二极管的电流，恒流控制电流用于控制流经激光二极管的电流强度，电压采样电路的采样信号输出端与MCU控制器的采样信号输入端连接，电流采样电路的采样信号输出端与恒流控制电路的采样信号输入端连接，恒流控制电路的控制信号输入端与MCU控制器的恒流控制信号输出端连接；热敏电阻用于采集激光二极管的温度，TEC制冷器用于对激光二极管制冷。本发明适合作为输出光功率连续可调的高可靠恒压模式新型光源。
文档编号H01S5/042GK102290705SQ201110171410
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者张传雨, 张思文, 张振东, 杨春玲, 翁凯雷 申请人:哈尔滨工业大学