CN103066493A

CN103066493A - 一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源

Info

Publication number: CN103066493A
Application number: CN 201310012191
Authority: CN
Inventors: 王斌; 王宪涛; 王勇
Original assignee: CHANGCHUN CST OPTICS AND FINE MECHANICS Co Ltd
Current assignee: CHANGCHUN CST OPTICS AND FINE MECHANICS Co Ltd
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-04-24

Abstract

一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源，其构成包括精密基准源，温度检测，温度控制和恒流源驱动四部分组成，精密基准源为温度检测和恒流源驱动提供精密参考电压，温度检测检测半导体激光器的温度，将温度信号输入到温度控制系统产生温控信号，上述温控信号控制恒流源驱动输出电流，当检测到温度大于等于T0时，减小半导体激光器的电流，从而降低半导体激光器的发热量和温度，有效的保护半导体激光器，当检测到温度低于T0时，半导体激光器的驱动电流不变。

Description

一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源

技术领域

本发明涉及一种用于半导体激光器的驱动电源，具体是用电池驱动的便携式设备中的半导体激光器的驱动电源。

背景技术

半导体激光器是一种电致发光器件，具有体积小、寿命长、容易调制、结构简单采用电流注入的方式抽运和转换效率高等优点，被广泛应用于微型激光投影仪以及便携式激光器等便携式设备中。但是当半导体激光器连续工作时，激光器本身会产生大量的热量，由于便携式设备受体积和重量限制，因此对于激光器来说没有足够的热沉散热，导致温度升高，从而对激光器的功率和寿命产生重要影响，甚至损坏激光器。所以为保证半导体激光器的寿命和可靠性，有必要对激光器的温度进行检测和控制。现有的一些过温保护电路，虽然能实现半导体激光器的过热保护功能，但实施较复杂，成本较高，这些过温保护电路，往往需要复杂的温度检测传感器和微处理器。本发明提出了一种电路更加简单，成本更低的具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源，通过一种简单有效的手段，可以实现对半导体激光器的过热保护。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源，特征在于由精密基准源，温度检测，温度控制和恒流源驱动四部分组成，其连接关系如下：精密基准源连接温度检测和恒流源驱动，温度检测连接温度控制，温度控制连接恒流源驱动。

精密基准源为温度检测和恒流源驱动提供精密参考电压，温度检测检测半导体激光器的温度，将温度信号输入到温度控制系统产生温控信号，上述温控信号控制恒流源驱动输出电流。当检测到温度大于等于T0时，减小半导体激光器的电流，从而降低半导体激光器的发热量和温度，有效的保护半导体激光器。当检测到温度低于T0时，半导体激光器的驱动电流不变。

上述精密基准源由第1电阻和并联调节基准芯片组成。第1电阻一端连接电源VCC，第1电阻另一端连接并联调节基准芯片的阴极；并联调节基准芯片的阳极连接地GND；第1电阻和并联调节基准芯片的阴极的节点，作为精密基准源的输出。

所述温度检测由温度传感器Rt和第2电阻组成。温度传感器Rt一端连接精密基准源的输出，另一端连接第2电阻；第2电阻另一端连接地GND；温度传感器Rt和第2电阻的节点，作为温度检测的输出端。温度传感器Rt安装在半导体激光器上，监测激光器的温度。

所述温度控制由第4电阻，第1二极管，晶体三极管和第3电阻组成。第4电阻一端接精密基准源的输出，第4电阻另一端连接第1二极管的阴极和晶体三极管的集电极的节点；晶体三极管的基极连接温度检测的输出，晶体三极管的集电极连接第3电阻一端；第3电阻另一端连接地GND；第1二极管的阴极作为温度控制的输出端。

所述恒流源驱动由第5电阻，第6电阻，第2二极管，可调电位器，第7电阻，第1电容，集成运算放大器，第2电容，第8电阻，第9电阻，第10电阻，功率调整MOS管和第3电容组成。第10电阻为采样电阻，通过采样电阻将电流转换为电压信号。第5电阻一端连接精密基准源的输出端，第5电阻另一端连接第6电阻和第2二极管的阴极节点；第6电阻另一端接地GND；第2二极管阳极接温度控制的输出端和可调电位器的节点；可调电位器另一端接地，可调电位器的滑动端连接第7电阻的一端；第7电阻的另一端连接第1电容和集成运算放大器同相输入端的节点；第1电容另一端接地GND；所述集成运算放大器的反相输入端与第2电容和第8电阻的一端相连；第2电容另一端与所述集成运算放大器的输出端和第9电阻的一端相连；第8电阻另一端与功率调整MOS管的漏极和第10电阻一端相连；第9电阻另一端连接功率调整MOS管的栅极；第10电阻另一端连接地GND；该功率调整MOS管的源极连接第3电容和半导体激光器LD的阴极的节点；第3电容的另一端连接电源VCC和半导体激光器LD的阳极。

第7电阻和第1电容组成RC滤波器，过滤高频信号，起到电流缓变保护功能，避免因输出电流突变损坏半导体激光器。

通过改变第5电阻，第6电阻和第10电阻的阻值，可以限制驱动电源最大输出电流。

所述晶体三极管的基极偏置电压由第2电阻和温度传感器Rt分压而得，当温度高于T0时，所述晶体三极管的基极偏置电压急剧变大，引起第4电阻与第1二极管的阴极节点的电压急剧减小；使第1二极管，第2二极管和可调电位器的节点电压受控于第1二极管的阴极节点电压；从而减小半导体激光器的电流和发热量，降低半导体激光器的温度，从而实现过温保护。

附图说明

图1是本发明的结构框图

图2是本发明的实施例电路示意图

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先参阅图1，图1为本发明一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源的结构框图，由图可见，本发明一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源的构成包括：精密基准源，温度检测，温度控制和恒流源驱动组成，其连接关系如下: 精密基准源连接温度检测和恒流源驱动，温度检测连接温度控制，温度控制连接恒流源驱动。精密基准源为温度检测和恒流源驱动提供精密参考电压，温度检测检测半导体激光器的温度，将温度信号输入到温度控制系统产生温控信号，上述温控信号控制恒流源驱动输出电流。当检测到温度高于等于T0时，减小半导体激光器的电流，从而降低半导体激光器的发热量和温度，有效的保护半导体激光器。当检测到温度低于T0时，半导体激光器的驱动电流不变。

参阅图2，上述精密基准源由第1电阻R1和并联调节基准芯片U1组成。第1电阻R1一端连接电源VCC，第1电阻R1另一端连接并联调节基准芯片U1的阴极；并联调节基准芯片U1的阳极连接地GND；第1电阻R1和并联调节基准芯片U1的阴极的节点，作为精密基准源的输出。

所述温度检测由温度传感器Rt和第2电阻R2组成。温度传感器Rt一端连接精密基准源的输出，另一端连接第2电阻R2一端；第2电阻R2另一端连接地GND；温度传感器Rt和第2电阻R2的节点，作为温度检测的输出端。温度传感器Rt安装在半导体激光器上，监测激光器的温度。

所述温度控制由第4电阻R4，第1二极管C1，第1晶体三极管Q1和第3电阻R3组成。第4电阻R4一端接精密基准源的输出，第4电阻R4另一端连接第1二极管D1的阴极和晶体三极管Q1的集电极的节点；晶体三极管Q1的基极连接温度检测的输出，晶体三极管Q1的集电极连接第3电阻R3一端；第3电阻R3另一端连接地GND；第1二极管D1的阴极作为温度控制的输出端。

所述恒流驱动由第5电阻R5，第6电阻R6，第2二极管D2，可调电位器WP1，第7电阻R7，第1电容C1，集成运算放大器U2A，第2电容C2，第8电阻R8，第9电阻R9，第10电阻R10，功率调整MOS管M1和第3电容C3组成。第5电阻R5一端连接精密基准源的输出端，第5电阻R5另一端连接第6电阻R6和第2二极管D2的阴极节点；第6电阻R6另一端接地GND；第2二极管D2阳极接温度控制的输出端和可调电位器WP1的节点；可调电位器WP1另一端接地，可调电位器WP1的滑动端连接第7电阻R7的一端；第7电阻R7的另一端连接第1电容C1和集成运算放大器U2A同相输入端的节点；第1电容C1另一端接地GND；所述集成运算放大器U2A的反相输入端与第2电容C2和第8电阻R8的一端相连；第2电容C2另一端与所述集成运算放大器U2A的输出端和第9电阻R9的一端相连；第8电阻R8另一端与功率调整MOS管M1的漏极和第10电阻R10一端相连；第9电阻R9另一端连接功率调整MOS管M1的栅极；第10电阻R10另一端连接地GND；该功率调整MOS管M1的源极连接第3电容C3和半导体激光器LD的阴极的节点；第3电容C3的另一端连接电源VCC和半导体激光器LD的阳极。

实施例中的温度传感器Rt选取负温度系数热敏电阻，Rt应具有这样的特性，当温度大于等于T0时，温度曲线陡直，这时阻值随温度变化很大，即Rt的阻值急剧减小，有效的减小半导体激光器的电流和发热量。

实验证明：本发明一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源具有电流缓变保护功能，输出电流稳定、连续可调，并具有过热保护功能，有限延长了便携式设备上半导体激光器的使用寿命。

Claims

1.一种具有过热保护功能的半导体激光器驱动电源，特征在于其构成包括精密基准源，温度检测，温度控制和恒流源驱动四部分；其连接关系是：精密基准源连接温度检测和恒流源驱动，温度检测连接温度控制，温度控制连接恒流源驱动。

2.根据权利要求1所述的精密基准源，特征在于其由第1电阻（R1）和并联调节基准芯片（U1）组成；所述的第1电阻（R1）一端连接电源（VCC），第1电阻（R1）另一端连接并联调节基准芯片（U1）的阴极，所述并联调节基准芯片（U1）的阳极连接地GND，第1电阻（R1）和并联调节基准芯片（U1）的阴极的节点，作为所述精密基准源的输出。

3.根据权利要求1所述的温度检测，特征在于其由温度传感器（Rt）和第2电阻（R2）构成；所述温度传感器（Rt）一端连接权利要求2所述的精密基准源的输出，另一端连接所述第2电阻（R2）一端，第2电阻（R2）另一端连接地（GND），所述温度传感器（Rt）和所述第2电阻（R2）的节点，作为温度检测的输出端。

4.根据权利要求1所述的温度控制，特征在于其由第4电阻（R4），第1二极管（C1），第1晶体三极管（Q1）和第3电阻（R3）组成；所述第4电阻（R4）一端接权利要求2所述精密基准源的输出，第4电阻（R4）另一端连接第1二极管（D1）的阴极和第1晶体三极管（Q1）的集电极的节点，所述第1晶体三极管（Q1）的基极连接权利要求3所述温度检测的输出，第1晶体三极管（Q1）的集电极连接第3电阻（R3）一端，所述第3电阻（R3）另一端连接地（GND），所述第1二极管（D1）的阴极作为温度控制的输出端。

5.根据权利要求1所述的恒流驱动，特征在于其由第5电阻（R5），第6电阻（R6），第2二极管（D2），可调电位器（WP1），第7电阻（R7），第1电容（C1），集成运算放大器（U2A），第2电容（C2），第8电阻（R8），第9电阻（R9），第10电阻（R10），功率调整MOS管（M1）和第3电容（C3）组成；所述第5电阻（R5）一端连接权利要求2所述精密基准源的输出端，第5电阻（R5）另一端连接所述第6电阻（R6）和所述第2二极管（D2）的阴极节点，第6电阻（R6）另一端接地（GND），第2二极管（D2）阳极接权利要求4所述温度控制的输出端和可调电位器（WP1）的节点，所述可调电位器（WP1）另一端接地，可调电位器WP1的滑动端连接所述第7电阻（R7）的一端，第7电阻（R7）的另一端连接第1电容（C1）和集成运算放大器（U2A）同相输入端的节点，第1电容（C1）另一端接地GND，所述集成运算放大器（U2A）的反相输入端与第2电容（C2）和第8电阻（R8）的一端相连，第2电容（C2）另一端与所述集成运算放大器（U2A）的输出端和第9电阻（R9）的一端相连，第8电阻（R8）另一端与所述功率调整MOS管（M1）的漏极和第10电阻（R10）一端相连，第9电阻（R9）另一端连接功率调整MOS管（M1）的栅极，第10电阻（R10）另一端连接地（GND），所述功率调整MOS管（M1）的源极连接第3电容（C3）和半导体激光器LD的阴极的节点，所述第3电容（C3）的另一端连接电源（VCC）和半导体激光器LD的阳极。