CN108767655B - 一种激光器驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光器驱动电路，包括电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器，处理器和电源，所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号；所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号进一步放大，输出放大的电压信号；所述的反馈单元被配置为将放大后的电压信号转化为电流信号；所述的检测器被配置为将检测电流转换单元的电压信号，并将电压信号输送给处理器的采样端口；所述的数字电位器被配置为可调电阻，用于驱动电路阻值调控，与现有技术相比，本设计实现激光器发光稳定。
Description
技术领域
本发明涉及光纤安防应用领域，尤其涉及一种激光器驱动电路。
背景技术
随着光纤的应用越来越广泛，作为其中一个的核心器件——激光器，其作用是不可忽视的。几乎在任何光纤传输系统中，必然有激光器的存在。
当前市场上的激光器的种类繁多，以组成激光器的工作物质来说可以分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器、化学激光器等。其中，半导体激光器具有体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固等特性，使其在行业内的应用越来越普及。
在光纤安防领域，大部分的用的是激光器高功耗、寿命短等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种的激光器驱动电路。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种激光器驱动电路，包括电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器，处理器和电源，所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号；
所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号进一步放大，输出放大的电压信号；
所述的反馈单元被配置为将放大后的电压信号转化为电流信号；
所述的检测器被配置为将检测电流转换单元的电压信号，并将电压信号输送给处理器的采样端口；
所述的数字电位器被配置为可调电阻，用于驱动电路阻值调控；
所述的处理器被配置为对接检测器和数字电位器，用于驱动电路的电压采样和电阻调控；
所述的电源被配置为对电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器和处理器进行供电。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号包括：
接收激光器二极管产生的背向电流I1。
U1＝I1*(R1+6.8)
其中，背向电流I1取值为0～100μA，R1取值为0～100KΩ；
所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号进一步放大，输出放大的电压信号U2；
U2＝(1+R2/10)*U1-1/4
其中，R2取值为30KΩ；
所述的数字电位器可编程输出4组阻值被配置为可调电阻R1和R2，用于驱动电路阻值调控。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述的反馈单元被配置为以2.5V为参考电压的电压比较器将U2信号转化为电路中三极管基极电压U3，因三极管基极电压U3的变化而使基极电流也产生变化,由三极管地特性得知当基极电流变化时会引起集电极电流变化，而三极管的集电极连接着laser的阴极端,故三极管集电极的电流即为激光器的驱动电流信号I2。
本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：本发明内置PIN背光监视二极管的RDFB半导体激光器的发光功率可调节，所以只需合适的驱动电路就可以让其正常工作。而通常的设计中，利用其PIN背光监视的特性，构建一个可以反馈调节的驱动电路，以保证激光器可持续稳定的发光。这种设计虽然可以保证激光器发光稳定，但其发光功率一般都会固定或者必须通过手动调节。而光纤在施工过程中不可避免的会遇到弯折而导致光功率发生衰减的问题，后期也会因为某些原因也可能导致光功率衰减，所以必须要进行发光功率的调节。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为激光器驱动电路模块框图。
图2为激光器电路图。
图3为电流转换单元电路图。
图4为放大器电路图。
图5为反馈单元电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
结合附图1的一种激光器驱动电路，包括电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器，处理器和电源；
所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号I1转化为电压信号U1；
所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号U1进一步放大，输出放大的电压信号U2；
所述的反馈单元被配置为将放大后的电压信号U2转化为三极管集电极电压信号U3；
所述的检测器被配置为将检测电流I1转换单元的电压信号U1，并将电压信号U1输送给处理器的采样端口进行模数转换；
所述的数字电位器被配置为可调电阻R1，用于驱动电路阻值调控；
所述的处理器被配置为对接检测器和数字电位器，用于驱动电路的电压采样和电阻调控；
所述的电源被配置为对电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器和处理器进行供电。
具体的，结合附图2～5，当激光器Laser上电时，其内置的PIN背光监测二极管PD会产生一个背向电流I1为10μA，可调电阻为10KΩ时，背向电流I1经过电流转换单元计算出，通过U1＝I1*(R1+6.8KΩ)关系式，将背向电流I1转化为电压U1约为0.168V；在图3中，经过放大器LM2902D，若U1第一级放大满足需求，就直接用U1进行转化I2；若U1第一级放大不能满足需求，在图4中，电压U1经过放大器LM2902D进行放大，通过关系式U2＝(1+R2/10K)*U1-1/4，R2为30KΩ，得到一个更为合适的电压U2约为0.422V。电压U2经过反馈单元后,通过U3＝7.5-2*U2关系式，输出到三极管基极的电压U3约为6.656V。此时三极管基极电流随着基极电压的变化而变化,通过I＝U/R(U为基极电压，R为基极电阻)关系式，三极管基极产生一个新的基极电流，进而引起三极管集电极电流变化，故Laser的驱动电流发生变化，而Laser再将电信号转化为光信号，这样就实现了Laser的发光驱动。
具体的，若使用该驱动电路激光器在光纤安防系统中，由于外在干扰导致光接收端的光功率变小。那么通过程序将让处理器MCU给数字电位器发送指令，让数字电位器输出一个更合适的电阻值，电阻值的变化，引起运算放大器电路参数的变化，从而导致放大倍数也跟着变化，即U1和U2都会变化。U2变化后，U3也会变化，U3为加载在三极管基极上的电压，则三极管基极电流也就变化，根据三极管的特性可知，当基极电流变化时，则集电极电流也会变化，那么Laser的工作电流变化了，在Laser内部阻值R不变的情况下，由下面的公式可看出，电流变化，那么功率也会变化。
P＝I*I*R(I为Laser的驱动电流，R为Laser的内部电阻)
电信号的功率变化，那么Laser的发光功率亦变化。MCU监测着Laser的发光功率，可以随时了解Laser的发光功率值，同时也能给光接收端提供一个参考，从而实现激光器发光稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种激光器驱动电路，包括电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器，处理器和电源，
所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号；
所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号进一步放大，输出放大的电压信号；
所述的反馈单元被配置为将放大后的电压信号转化为电流信号；
所述的检测器被配置为将检测电流转换单元的电压信号，并将电压信号输送给处理器的采样端口；
所述的数字电位器被配置为可调电阻，用于驱动电路阻值调控；
所述的处理器被配置为对接检测器和数字电位器，用于驱动电路的电压采样和电阻调控；
所述的电源被配置为对电流转换单元，放大器，反馈单元，检测器，数字电位器和处理器进行供电；
所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号包括：
接收激光器二极管产生的背向电流；
所述的电流转换单元被配置为将背向电流信号转化为电压信号U1；
U1＝I1*(R1+6.8KΩ)
其中，背向电流I1取值为0～100μA，R1取值为0～100KΩ；
所述的放大器被配置为将电流转换单元转化的电压信号进一步放大，输出放大的电压信号U2；
U2＝(1+R2/10KΩ)*U1-(1/4)V
其中，R2取值为30KΩ；
所述的数字电位器被配置为可调电阻R1和R2，用于驱动电路阻值调控；
所述的反馈单元被配置为将降噪后的电压信号转化为驱动电流信号I2。
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