CN106058627A - 一种掺铒光纤激光器的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺铒光纤激光器的驱动电路，包括：PWM电路、控制开关和LC滤波电路，所述LC滤波电路包括电感L1和电容C1，所述控制开关包括控制端、第一电触点和第二电触点，所述控制端电连接所述PWM电路的PWM信号输出端，所述第一电触点电连接L1的第一端，所述第二电触点接地，电感L1的第二端分别电连接电容C1的正极和掺铒光纤激光器的负极，电容C1的负极接地。通过PWM电路可改变矩形脉冲的占空比，从而改变控制开关的开关时间，而控制开关的开关时间会改变LC滤波电路充放电的时间常数，达到控制电流大小的目的，经过LC滤电路的平滑电流电压作用，使流经掺铒光纤激光器的电流平滑为稳定的直流。
Description
技术领域
本发明涉及掺铒光纤激光器技术领域，尤其涉及一种掺铒光纤激光器的驱动电路。
背景技术
掺铒光纤激光器为掺铒光纤放大器的核心器件，现有的掺铒光纤激光器因其工作电流大，一般大于500mA，目前市场上采用的电流调节电路一般是采用图1所示的驱动电路。现有的驱动电路是利用场效应管工作在可变电阻区来控制掺铒光纤激光器的电流，而电流的大小即决定激光器的输出功率。
请参考图2，图2为场效应管的输出特性曲线图。场效应管的输出特性曲线上有一个区域是可变电阻区，当场效应管工作于这个区域时，其漏极与源极之间相当于一个电阻，而该电阻的阻值可通过改变栅极和源极之间的电压Ugs进行改变。在这个区域，漏极和源极之间的电压Uds很小，不同的Ugs对应的曲线斜率不同，Ugs越大，斜率越大，电阻越小。所以要把场效应管当可变电阻用，一是控制其Uds要小，二是改变其Ugs以获得不同的等效电阻。
但是工作在可变电阻区的场效应管因耗散功率大，若长时间工作，会产生的大量的热量，可能会导致晶体管过热而击穿，设备发生故障。
发明内容
本发明实施例提供了一种掺铒光纤激光器的驱动电路，来解决以上技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种掺铒光纤激光器的驱动电路，包括：PWM电路、控制开关和LC滤波电路；所述LC滤波电路包括电感L1和电容C1；
所述控制开关包括控制端、第一电触点和第二电触点；所述控制端电连接所述PWM电路的PWM信号输出端，所述第一电触点电连接L1的第一端，所述第二电触点接地；电感L1的第二端分别电连接电容C1的正极和掺铒光纤激光器的负极，电容C1的负极接地；掺铒光纤激光器的正极电连接+VCC电源；
工作时，所述PWM电路产生脉冲宽度可调的矩形脉冲，根据所述矩形脉冲的脉冲占空比控制所述控制开关的开关时间；LC滤波电路用于平滑所述掺铒光纤激光器的工作电流，使所述掺铒光纤激光器的工作电流为直流；
其中，所述开关时间包括第一电触点和所述第二电触点接通的时间，以及所述第一电触点和所述第二电触点断开的时间。
本发明实施例中，通过PWM电路可改变矩形脉冲的占空比，从而改变控制开关的开关时间，经过LC滤电路的平滑电流电压作用，使流经掺铒光纤激光器的电流平滑为稳定的直流；而控制开关的开关时间会改变LC滤波电路充放电的时间常数，可使流经掺铒光纤激光器的电流发生变化，达到控制电流大小的目的。
优选的，所述控制开关为N沟道增强型场效应管；所述控制端为N沟道增强型场效应管的栅极，所述第一电触点为N沟道增强型场效应管的漏极，所述第二电触点为N沟道增强型场效应管的源极。
本实施例中，作为一种较优的实施方式，所述控制开关为N沟道增强型场效应管，而本实施例中的场效应管工作在开关状态，降低了场效应管的耗散功率，减少器件发热量，增加了设备工作的稳定性。
优选的，所述控制开关为NPN三极管；所述控制端为NPN三极管的基极，所述第一电触点为NPN三极管的的集电极，所述第二电触点为NPN三极管的发射极。
本实施例中，控制开关还可以采用NPN三极管，同样的，NPN三极管工作在开关状态。
优选的，所述驱动电路还包括限流电阻；
所述限流电阻的第一端电连接掺铒光纤激光器的正极，所述限流电阻的第二端电连接+VCC电源。
优选的，所述限流电阻的两端还连接有用于测试所述限流电阻两端电压的电压表。
所述限流电阻在电路中起限流作用，也可用于掺铒光纤激光器的电流检测，通过电阻R1两端的电压差即可得知掺铒光纤激光器的电流大小。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例中，通过PWM电路可改变矩形脉冲的占空比，从而改变控制开关的开关时间，经过LC滤电路的平滑电流电压作用，使流经掺铒光纤激光器的电流平滑为稳定的直流；而控制开关的开关时间会改变LC滤波电路充放电的时间常数，可使流经掺铒光纤激光器的电流发生变化，达到控制电流大小的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是现有的掺铒光纤激光器的驱动电路的电路结构图。
图2是场效应管的输出特性曲线图。
图3是本发明实施例提供的一种掺铒光纤激光器的驱动电路。
图4是本发明实施例提供的另一种掺铒光纤激光器的驱动电路。
图中：
10、掺铒光纤激光器；20、PWM电路；30、控制开关；40、LC滤波电路。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参考图3，图3是本发明实施例提供的一种掺铒光纤激光器10的驱动电路。该驱动电路包括PWM电路20、控制开关30和LC滤波电路40。
具体的，LC滤波电路40包括电感L1和电容C1。控制开关30包括控制端、第一电触点和第二电触点。
所述控制端电连接PWM电路20的PWM信号输出端，所述第一电触点电连接L1的第一端，所述第二电触点接地；电感L1的第二端分别电连接电容C1的正极和掺铒光纤激光器10的负极，电容C1的负极接地；掺铒光纤激光器10的正极电连接+VCC电源。
工作时，PWM电路20产生脉冲宽度可调的矩形脉冲，根据所述矩形脉冲的脉冲占空比控制控制开关30的开关时间；LC滤波电路40用于平滑掺铒光纤激光器10的工作电流，使掺铒光纤激光器10的工作电流稳定为直流；其中，所述开关时间包括第一电触点和所述第二电触点接通的时间，以及所述第一电触点和所述第二电触点断开的时间。
作为一种优选的实施方式，控制开关30采用N沟道增强型场效应管；所述控制端为N沟道增强型场效应管的栅极，所述第一电触点为N沟道增强型场效应管的漏极，所述第二电触点为N沟道增强型场效应管的源极。
本发明实施例中，通过PWM电路20可改变发送至控制开关30的控制端的矩形脉冲的占空比；矩形脉冲的占空比直接影响控制开关30的开关时间；而LC滤电路40起平滑电流电压的作用，其可使流经掺铒光纤激光器10的电流平滑为稳定的直流；而控制开关30的开关时间会改变LC滤波电路40充放电的时间常数，可使流经掺铒光纤激光器10的电流发生变化，达到控制电流大小的目的。此外，N沟道增强型场效应管工作在开关状态，降低了场效应管的耗散功率，减少器件发热量，增加了设备工作的稳定性。
其中，LC滤电路40起平滑电流电压的作用，具体为：电容C1在其正极电压升高时，处于充电工作状态，把部分能量存储在电容C1中，在其正极电压降低时，开始以指数形式放电，把存储于电容C1的电量释放出来，因为电感L1的电流不能突变，故电感L1可平滑工作电流的波形，使流经激光器的电流平滑为固定的直流。
请继续参考图4，图4是本发明实施例提供的另一种掺铒光纤激光器10的驱动电路。
作为一种次优的实施方式，控制开关30还可采用NPN三极管。
具体的，所述控制端为NPN三极管的基极，所述第一电触点为NPN三极管的的集电极，所述第二电触点为NPN三极管的发射极。
本实施例中，控制开关30还可以采用NPN三极管，同样的，NPN三极管工作在开关状态。通过PWM电路20输出的矩形脉冲的占空比调节，也可使流经掺铒光纤激光器10的电流发生变化，达到控制电流大小的目的。
此外，所述驱动电路还包括限流电阻，即电阻R1。所述限流电阻的第一端电连接掺铒光纤激光器的正极，所述限流电阻的第二端电连接+VCC电源。
本实施例中，电流R1起限流作用，也可用于掺铒光纤激光器的工作电流检测，通过电阻R1两端的电压差即可计算出该工作电流的大小。优选的，所述限流电阻的两端还可连接用于测试所述限流电阻两端电压的电压表。
可以理解的是，控制开关30还可以用其他的开关元件代替，如继电器、PNP三极管、P沟道增强型MOSFET管等，只是在电路结果上略做调整即可实现和本发明实施例相同或相近的技术效果，其不脱离本发明的思想，且不需要经过创造性的劳动即可得出，故均应在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，“第一端”为上端或左端、“第二端”为下端或右端，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种掺铒光纤激光器的驱动电路，其特征在于，包括：PWM电路、控制开关和LC滤波电路；所述LC滤波电路包括电感L1和电容C1；
所述控制开关包括控制端、第一电触点和第二电触点；所述控制端电连接所述PWM电路的PWM信号输出端，所述第一电触点电连接L1的第一端，所述第二电触点接地；电感L1的第二端分别电连接电容C1的正极和掺铒光纤激光器的负极，电容C1的负极接地；掺铒光纤激光器的正极电连接+VCC电源；
工作时，所述PWM电路产生脉冲宽度可调的矩形脉冲，根据所述矩形脉冲的脉冲占空比控制所述控制开关的开关时间；LC滤波电路用于平滑所述掺铒光纤激光器的工作电流，使所述掺铒光纤激光器的工作电流为直流；
其中，所述开关时间包括第一电触点和所述第二电触点接通的时间，以及所述第一电触点和所述第二电触点断开的时间。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制开关为N沟道增强型场效应管；所述控制端为N沟道增强型场效应管的栅极，所述第一电触点为N沟道增强型场效应管的漏极，所述第二电触点为N沟道增强型场效应管的源极。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制开关为NPN三极管；所述控制端为NPN三极管的基极，所述第一电触点为NPN三极管的的集电极，所述第二电触点为NPN三极管的发射极。
4.根据权利要求2或3所述的驱动电路，其特征在于，还包括限流电阻；
所述限流电阻的第一端电连接掺铒光纤激光器的正极，所述限流电阻的第二端电连接+VCC电源。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述限流电阻的两端还连接有用于测试所述限流电阻两端电压的电压表。
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