CN106655720B - 电源驱动装置和激光器电源 - Google Patents

电源驱动装置和激光器电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电源驱动装置和激光器电源。电源驱动装置包括：第一驱动电路、第二驱动电路、采样电路、控制电路以及切换电路。第一驱动电路、第二驱动电路的输入端分别与开关电源连接，第一驱动电路、第二驱动电路的输出端分别与负载连接；第一驱动电路、第二驱动电路用于为负载提供驱动电流；采样电路用于采集负载的电参数信号；控制电路根据电参数信号生成切换信号；切换电路与第一驱动电路连接，并根据切换信号与第二驱动电路连接并断开与第一驱动电路连接。当第一驱动电路出现异常时，会选择连接第二驱动电路为半导体激光器进行驱动，而也无需进行拆卸维修，提高了电源驱动装置的可靠性。

Description

电源驱动装置和激光器电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及电源驱动装置和激光器电源。
背景技术
半导体激光器以其超小型、高效率、结构简单、价格便宜等优点，获得越来越广泛的应用。然而，半导体激光器电源采用单一驱动电路来为激光器提供驱动电流，进而实现激光器出光。但是，当驱动电路发生故障时，需要拆卸激光器进行返修维护，增大了维修成本。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种成本低、可靠性强的电源驱动装置和激光器电源。
一种电源驱动装置，包括：第一驱动电路、第二驱动电路、采样电路、控制电路以及切换电路；
所述第一驱动电路、第二驱动电路的输入端分别与开关电源连接，所述第一驱动电路、第二驱动电路的输出端分别与负载连接；所述第一驱动电路、第二驱动电路用于为所述负载提供驱动电流；
所述采样电路用于采集负载的电参数信号；
所述控制电路分别与所述第一驱动电路、第二驱动电路、切换电路、采样电路连接，所述控制电路根据所述电参数信号生成切换信号；
所述切换电路与所述第一驱动电路连接，并根据所述切换信号与第二驱动电路连接并断开与所述第一驱动电路连接。
上述电源驱动装置包括第一驱动电路、第二驱动电路、采样电路、控制电路以及切换电路。第一驱动电路为该装置的主驱动电路，电源驱动装置工作时，第一驱动电路、负载、采样电路、控制电路、切换电路依次连接，形成第一驱动回路。当第一驱动电路出现异常时，切换电路会接收控制电路发送的切换信号，并选择连接第二驱动电路，而断开与第一驱动电路的连接，形成第二驱动回路，由第二驱动电路为半导体激光器进行驱动，而也无需进行拆卸维修，节约了维修成本，减少了工作人员的工作量，同时也大大提高了电源驱动装置的可靠性、实用性。
在其中一个实施例中，所述第一驱动电路包括第一MOS管和第一使能控制单元；所述第一MOS管的栅极经所述第一使能控制单元与所述切换电路连接，所述第一MOS管的源极与所述开关电源连接，所述第一MOS管的漏极与负载连接。
在其中一个实施例中，所述第一驱动电路还包括第一滤波单元，所述第一滤波单元的输入端与所述开关电源连接，所述第一滤波单元的输出端与所述第一MOS管的源极连接。
在其中一个实施例中，所述第一驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一二极管的阴极与负载连接。
在其中一个实施例中，所述第一驱动电路还包括第二MOS管和第一电压调节单元，所述第二MOS管的栅极经所述第一电压调节单元与所述控制电路连接，所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与所述第一二极管的阳极连接。
在其中一个实施例中，所述第二驱动电路包括第三MOS管和第二使能控制单元；所述第三MOS管的栅极经所述第二使能控制单元与所述切换电路连接，所述第三MOS管的源极与所述开关电源连接，所述第三MOS管的漏极与负载连接。
在其中一个实施例中，所述第二驱动电路还包括第二滤波单元和第二二极管，所述第二滤波单元的输入端与开关电源连接，所述第二滤波单元的输出端与所述第三MOS管的源极连接，所述第三MOS管的漏极与第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与负载连接。
在其中一个实施例中，所述第二驱动电路还包括第四MOS管和第二电压调节单元，所述第四MOS管的栅极经所述第二电压调节单元与所述控制电路连接，所述第四MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的源极与所述第二二极管的阳极连接。
在其中一个实施例中，所述控制电路包括微控制单元和报警触发单元，所述报警触发单元分别与所述微控制单元、采样电路连接；所述报警触发单元根据所述电参数信号发出报警信号，所述微控制单元根据所述报警信号输出高电平信号，定义所述高电平信号为切换信号。
此外，还提供一种激光器电源，包括开关电源和上述电源驱动装置。
附图说明
图1为一个实施例中电源驱动装置的结构框架图；
图2为一个实施例中电源驱动装置的电路图；
图3为一个实施例中第一驱动电路和第二驱动电路的切换波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一个实施例中电源驱动装置的结构框架图，电源驱动装置，包括：第一驱动电路110、第二驱动电路120、采样电路130、控制电路140以及切换电路150。第一驱动电路110、第二驱动电路120的输入端分别与开关电源连接，第一驱动电路110、第二驱动电路120的输出端分别与负载连接；第一驱动电路110、第二驱动电路120，用于为负载提供驱动电流。采样电路130用于采集负载的电参数信号。控制电路140分别与第一驱动电路110、第二驱动电路120、切换电路150、采样电路130连接，控制电路140根据电参数信号生成切换信号。切换电路150与第一驱动电路110连接，并根据切换信号与第二驱动电路120连接并断开与第一驱动电路110连接。在一个实施例中，负载为半导体激光器。
其中，第一驱动电路110为该装置的主驱动电路，优先应用第一驱动电路110驱动半导体激光器。也即，电源驱动装置工作时，第一驱动电路110、负载、采样电路130、控制电路140、切换电路150依次连接，形成第一驱动回路。第二驱动电路120为该装置的冗余驱动电路，当第一驱动电路110出现异常时，切换电路150会接收控制电路140发送的切换信号，并选择连接第二驱动电路120，而断开与第一驱动电路110的连接，也即，第二驱动电路120、负载、采样电路130、控制电路140、切换电路150依次连接，形成第二驱动回路，由第二驱动电路120为半导体激光器进行驱动。
在一个实施例中，也可以将第二驱动电路120为该装置的主驱动电路，优先应用第二驱动电路120驱动半导体激光器，而第一驱动电路110为该装置的冗余驱动电路。
当电源驱动装置开始工作时，前端的开关电源输出直流电源信号后，经第一驱动电路110(或第二驱动电路120，由切换电路150进行切换控制)为负载提供驱动电流。同时，控制电路140还可以通过第一驱动电路110(或第二驱动电路120)对负载的输出功率进行控制。
通过上述电源驱动装置，当主驱动电路发生故障时，切换电路150会接收控制电路140发送的切换信号，并选择连接冗余驱动电路，而断开与主驱动电路的连接继续为半导体激光器提供驱动电流，而也无需进行拆卸维修，节约了维修成本，减少了工作人员的工作量，同时也大大提高了电源驱动装置的可靠性、实用性。
在一个实施例中，参考图2，第一驱动电路110包括第一MOS管M1和第一使能控制单元111；第一MOS管M1的栅极经第一使能控制单元111与切换电路150连接，第一MOS管M1的源极与开关电源连接，第一MOS管M1的漏极与负载连接。
在一个实施例中，第一驱动电路110还包括第一滤波单元113，第一滤波单元113用于对开关电源的电源信号进行滤波处理后传输至第一MOS管M1。其中，第一滤波单元113的输入端与开关电源连接，第一滤波单元113的输出端与第一MOS管M1的源极连接。其中，第一滤波单元113包括第一电容、第二电容，第一电容、第二电容的串接在第一MOS管和开关电源之间。
在一个实施例中，第一驱动电路110还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与第一MOS管M1的漏极连接，第一二极管D1的阴极与负载连接。其中，第一二极管D1可以防止半导体激光器的电流倒灌至第一驱动电路110的其他零部件上，起到保护作用。
在一个实施例中，第一驱动电路110还包括第二MOS管M2和第一电压调节单元115，第二MOS管M2的栅极经第一电压调节单元115与控制电路140连接，第二MOS管M2的漏极与第一MOS管M1的漏极连接，第二MOS管M2的源极经第一二极管D1的阳极连接。控制电路140根据采样电路130采集的电参数信号还生成发出电压调节信号，并将生成的电压调节信号发送给第一电压调节单元115，由第一电压调节单元115调节第二MOS管M2栅极的电压，从而调节第二MOS管M2的沟道开通程度，使第二MOS管M2处于恒流状态，进而可以调节半导体激光器的出光量。
在一个实施例中，第二驱动电路120包括第三MOS管M3和第二使能控制单元121；第三MOS管M3的栅极经第二使能控制单元121与切换电路150连接，第三MOS管M3的源极与开关电源连接，第三MOS管M3的漏极与负载连接。
第二驱动电路120还包括第二滤波单元123和第二二极管D2。第二滤波单元123的输入端与开关电源连接，第二滤波单元123的输出端与第三MOS管M3的源极连接。第二滤波单元123用于对开关电源的电源信号进行滤波处理后传输至第三MOS管M3M3。其中，第二滤波单元123包括第三电容、第四电容，第三电容、第四电容的串接在第三MOS管M3和开关电源之间。
第三MOS管M3的漏极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与负载连接。其中，第二二极管D2可以防止半导体激光器的电流倒灌至第二驱动电路120的其他零部件上，起到保护作用。
第二驱动电路120还包括第四MOS管M4和第二电压调节单元125，第四MOS管M4的栅极经第二电压调节单元125与控制电路140连接，第四MOS管M4的漏极与第三MOS管M3的漏极连接，第四MOS管M4的源极经第二二极管D2的阳极连接。电源驱动装置采用第二驱动回路开始工作时，控制电路140根据采样电路130采集的电参数信号还生成发出电压调节信号，并将生成的电压调节信号发送给第二电压调节单元125，由第二电压调节单元125调节第四MOS管M4栅极的电压，从而调节第四MOS管M4的沟道开通程度，使第四MOS管M4处于恒流状态，进而可以调节半导体激光器的出光量。
采样电路130用于采集负载的电参数信号。其中，采样电路130包括用于采集负载的电流信号的电流采样单元，用于采集负载的电压信号的电压采样单元，以及用于采集负载的温度信号的温度采集单元。采样电路130将采集的电参数信号传输给控制电路140，其控制电路140对采集的电参数信号进行处理。
控制电路140分别与第一驱动电路110、第二驱动电路120、切换电路150、采样电路130连接，控制电路140根据电参数信号生成切换信号。在一个实施例中，控制电路140包括微控制单元(MCU)和报警触发单元，报警触发单元分别与微控制单元、采样电路130连接。采样电路130将采集的电参数信号传输至报警触发单元，由报警触发单元对采集的电参数信号进行处理分析，并判断第一驱动回路是否正常。报警触发单元将接收采集的电参数信号与预设范围内的电参数信号进行对比，若采集的相应的电参数信号均在预设范围内，则表示其第一驱动回路正常；若有一个电参数超出了预设范围，则报警触发单元发出报警信号。微控制单元根据报警信号输出高电平信号，并定义高电平信号为切换信号。
切换电路150与第一驱动电路110连接，并根据切换信号与第二驱动电路120连接并断开与第一驱动电路110的连接。在一个实施例中，切换电路150中包括继电器，继电器的常开触点与第一驱动电路110连接，继电器的常闭触点与第二驱动回路连接。电源驱动装置正常工作时，继电器的常开触点与第一驱动电路110接通，导通第一驱动回路；当第一驱动电路110出现异常时，其控制电路140发出切换信号，使继电器的常闭触点与第二驱动电路120接通，导通第二驱动回路。
进一步的可以理解：当电源驱动装置开始工作时，前端的开关电源输出直流电源给第一驱动电路110(默认状态下，优先使用第一驱动电路110为负载提供驱动电流)，直流电源信号经第一滤波单元113滤波处理后输出至第一MOS管M1。控制电路140根据采样电路130采集的电参数信号判断第一驱动回路是否正常。控制电路140通过判断处理，确定第一驱动回路正常，则继续导通第一MOS管M1，为负载提供驱动电流。若控制电路140通过判断处理，确定第一驱动回路异常，则控制电路140生成切换信号，切换电路150使第一MOS管M1截止，并使第三MOS管M3导通，形成第二驱动回路，参考图3，由第二驱动电路120为负载提供驱动电流，使负载输出激光。同时，控制电路140还可以调节第二MOS管M2、第四MOS管M4栅极电压，进而可以调节负载的输出功率。
通过上述电源驱动装置，第一驱动电路110发生故障或异常时，控制电路140会控制切换电路150选择导通第二驱动电路120，继续为负载提供恒定的驱动电流，无需进行拆卸维修，节约了成本，也提高了电源驱动装置的可靠性和稳定性。
此外，本发明实施例还提供一种激光器电源，包括开关电源和上述实例中的电源驱动装置。激光器电源中通过内置电源驱动装置，第一驱动电路110发生故障或异常时，控制电路140会控制切换电路150选择导通第二驱动电路120，继续为输出恒定的驱动电流，无需进行拆卸维修，节约了成本，也提高了激光器电源的可靠性和稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电源驱动装置，其特征在于，包括：第一驱动电路、第二驱动电路、采样电路、控制电路以及切换电路；
所述第一驱动电路、第二驱动电路的输入端分别与开关电源连接，所述第一驱动电路、第二驱动电路的输出端分别与负载连接；所述第一驱动电路、第二驱动电路用于为所述负载提供驱动电流；
所述采样电路用于采集负载的电参数信号；
所述控制电路分别与所述第一驱动电路、第二驱动电路、切换电路、采样电路连接，所述控制电路根据所述电参数信号生成切换信号；
所述切换电路与所述第一驱动电路连接，并根据所述切换信号与第二驱动电路连接并断开与所述第一驱动电路连接；
其中，所述第一驱动电路包括第一MOS管和第一使能控制单元；所述第一MOS管的栅极经所述第一使能控制单元与所述切换电路连接，所述第一MOS管的源极与所述开关电源连接，所述第一MOS管的漏极与负载连接。
2.根据权利要求1所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电路还包括第一滤波单元，所述第一滤波单元的输入端与所述开关电源连接，所述第一滤波单元的输出端与所述第一MOS管的源极连接。
3.根据权利要求1所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一二极管的阴极与负载连接。
4.根据权利要求3所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第一驱动电路还包括第二MOS管和第一电压调节单元，所述第二MOS管的栅极经所述第一电压调节单元与所述控制电路连接，所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与所述第一二极管的阳极连接。
5.根据权利要求1所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第二驱动电路包括第三MOS管和第二使能控制单元；所述第三MOS管的栅极经所述第二使能控制单元与所述切换电路连接，所述第三MOS管的源极与所述开关电源连接，所述第三MOS管的漏极与负载连接。
6.根据权利要求5所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第二驱动电路还包括第二滤波单元和第二二极管，所述第二滤波单元的输入端与开关电源连接，所述第二滤波单元的输出端与所述第三MOS管的源极连接，所述第三MOS管的漏极与第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与负载连接。
7.根据权利要求6所述的电源驱动装置，其特征在于，所述第二驱动电路还包括第四MOS管和第二电压调节单元，所述第四MOS管的栅极经所述第二电压调节单元与所述控制电路连接，所述第四MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的源极与所述第二二极管的阳极连接。
8.根据权利要求1所述的电源驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括微控制单元和报警触发单元，所述报警触发单元分别与所述微控制单元、采样电路连接；所述报警触发单元根据所述电参数信号发出报警信号，所述微控制单元根据所述报警信号输出高电平信号，定义所述高电平信号为切换信号。
9.一种激光器电源，包括开关电源，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的电源驱动装置。
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