CN109066290A - 应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路 - Google Patents

应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，包括参考电流检测单元、尾电流源单元以及控制单元；参考电流检测单元耦接参考电流源，用于接收参考电流源的参考电流，并根据参考电流生成偏置电压和参考电压；尾电流源单元耦接参考电流检测单元，用于接收并根据偏置电压生成镜像电流；控制单元耦接参考电流检测单元和尾电流源单元，用于接收并根据参考电压和镜像电流对应的输出电压对参考电流检测单元输出的偏置电压进行反馈调节。本发明通过参考电压Vn和输出电压Vp反馈调节生成偏置电压，再由偏置电压镜像生成镜像电流输出给激光器，从而避免了在低电压空间下，控制单元失调所带来电流输出不精确的问题。

Description

应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路
技术领域
本发明涉及激光器驱动技术领域，特别涉及一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路。
背景技术
激光器的驱动方式可以分为共阳极驱动和共阴极驱动两种方式。共阳极驱动方式具有更高的工作效率，如图1所示，由尾电流源决定流过激光器D0的电流的变化量，也称为调制电流。根据需要发射的光功率的不同，通常调制电流在几毫安到几十甚至上百毫安的范围内变化。
然而，在传统的3.3V(2.97V～3.63V)供电电压下，尾电流源的电压空间需要低于0.3V，受电压空间不足的影响，难以实现精确的调制电流控制。
图2所示为某种传统的尾电流控制方法的电流镜像电路，其通过误差放大器A0使电阻R0两端的电压Vn和电阻R1～Rm两端的电压Vp近似相等，从而得到尾电流im＝m·i0。这种方法的主要缺陷在于误差放大器的失调电压对电流的精度有直接影响。特别是i0较小，Vp和Vn的电压很低的情况下，由放大器失调电压引入的误差甚至可以使电流控制完全失效。因此需要额外的电路来消除放大器失调电压，从而增加了设计复杂度。
发明内容
本发明提供一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，解决现有上述的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，包括参考电流检测单元、尾电流源单元以及控制单元；
所述参考电流检测单元，耦接参考电流源，用于接收参考电流源的参考电流，并根据参考电流生成偏置电压和参考电压；
所述尾电流源单元，耦接所述参考电流检测单元，用于接收并根据偏置电压生成镜像电流；
所述控制单元，耦接所述参考电流检测单元和所述尾电流源单元，用于接收并根据参考电压和镜像电流对应的输出电压对所述参考电流检测单元输出的偏置电压进行反馈调节。
作为一种实施方式，所述尾电流源单元包括若干组尾电流源模块，若干组所述尾电流源模块均包括反馈电阻和NPN三极管，所述反馈电阻一端耦接所述参考电流检测单元的输出端，用于接收偏置电压，所述反馈电阻的另一端耦接所述NPN三极管的基极，所述NPN三极管的集电极耦接所述控制单元的一输入端，所述NPN三极管的发射极接地。
作为一种实施方式，所述参考电流检测单元包括第一MOS管、第一NPN三极管以及偏置电阻，所述第一MOS管的漏极耦接参考电流源，所述第一MOS管的栅极耦接所述控制单元的输出端，所述第一MOS管的源极耦接所述第一NPN三极管的集电极，所述第一NPN三极管的基极耦接所述偏置电阻的一端，所述第一NPN三极管发射极接地，所述偏置电阻的另一端耦接所述尾电流源单元。
作为一种实施方式，所述参考电流检测单元还包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极耦接电源电压，所述第二MOS管的栅极耦接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极耦接所述参考电流检测单元和所述控制单元的连接节点。
作为一种实施方式，所述控制单元包括误差放大器，所述误差放大器包括两个输入端和一输出端，其中一个输入端耦接所述尾电流源单元的输出端，另一输入端耦接所述第一MOS管和第一NPN三极管的连接节点，输出端耦接所述第一MOS管的栅极。
作为一种实施方式，所述参考电流检测单元包括偏置电阻，所述尾电流源包括若干反馈电阻，所述偏置电阻和所述反馈电阻为同一型号。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：通过参考电压Vn和输出电压Vp反馈调节生成偏置电压，再由偏置电压镜像生成镜像电流输出给激光器，从而避免了在低电压空间下，控制单元失调所带来电流输出不精确的问题。
附图说明
图1为现有技术的激光器驱动电路的电路图；
图2为现有技术的电流镜像电路的电路图；
图3为本发明的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路的电路图。
附图标注：1、参考电流检测单元；2、尾电流源单元；3、控制单元。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
如图3所示，一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，包括参考电流检测单元1、尾电流源单元2以及控制单元3；参考电流检测单元1耦接参考电流源，用于接收参考电流源的参考电流i0，并根据参考电流生成偏置电压Vr和参考电压Vn；尾电流源单元2耦接参考电流检测单元1，用于接收并根据偏置电压Vr生成镜像电流im；控制单元3耦接参考电流检测单元1和尾电流源单元2，用于接收并根据参考电压Vn和镜像电流对应的输出电压Vp对参考电流检测单元1输出的偏置电压Vr进行反馈调节。
参考电流检测单元1包括第一MOS管M1、第一NPN三极管B1以及偏置电阻R1，第一MOS管M1的漏极耦接参考电流源，第一MOS管M1的栅极耦接控制单元的输出端，第一MOS管M1的源极耦接第一NPN三极管B1的集电极，第一NPN三极管B1的基极耦接偏置电阻R1的一端，第一NPN三极管B1发射极接地，偏置电阻R1的另一端耦接尾电流源单元。第一MOS管M1、第一NPN三极管B1以及偏置电阻R1形成负反馈环路，保证环路稳定。
除此之外，参考电流检测单元1还包括第二MOS管M2，第二MOS管M2的漏极耦接电源电压VDD，第二MOS管M2的栅极耦接第一MOS管M1的漏极，第二MOS管M2的源极耦接参考电流检测单元1和控制单元3的连接节点，第二MOS管M2用于为第一NPN三极管B1提供基极电流。
尾电流源单元2包括若干组尾电流源模块，若干组尾电流源模块均包括反馈电阻和NPN三极管，反馈电阻一端耦接参考电流检测单元的输出端，用于接收偏置电压，反馈电阻的另一端耦接NPN三极管的基极，NPN三极管的集电极耦接控制单元的一输入端，NPN三极管的发射极接地。在本实施例中，图中的R2和B2为一组中对应的反馈电阻和NPN三极管，因此，尾电流源单元包括反馈电阻R2～Rm和与反馈电阻对应的NPN三极管B2～Bm。若干组尾电流源模块共同作用生成参考电流检测单元输出的偏置电压Vr对应镜像电流im。并且，偏置电阻R1和反馈电阻R2～Rm为同一型号，NPN三极管B1～Bm为同一型号，反馈电阻R2～Rm以及参考电流检测单元中的偏置电阻R1用于减小NPN三极管B1与B2～Bm之间的失配问题。
控制单元3包括误差放大器A1，误差放大器A1包括两个输入端和一输出端，其中一个输入端耦接尾电流源单元2的输出端，另一输入端耦接第一MOS管和第一NPN三极管的连接节点，输出端耦接第一MOS管的栅极。由于误差放大器A1的两个输入端均耦接MOS管的栅极，因此，不存在电流通路。
误差放大器A1将第一NPN三极管B1的集电极电压Vn与B2～Bm的集电极电压Vp锁在相同电位，因此保证第一NPN三极管B1的三端与B2～Bm具有相同的电平，在本实施例中，由第一NPN三极管B1的电流镜单元和由NPN三极管B2～Bm的电流镜单元存在1：m的关系，所以，在尾电流源单元输出端生成精确的镜像电流im＝m·i0。
由于参考电压Vn和输出电压Vp的电压值随参考电流i0和镜像电流im变化不明显，即使参考电流i0很小，参考电压Vn和输出电压Vp仍保持在0.3V左右，因此误差放大器A1的失调电压对镜像电流精度的影响可以忽略。
本发明相通过参考电压Vn和输出电压Vp反馈调节生成偏置电压，再由偏置电压镜像生成镜像电流输出给激光器，从而避免了在低电压空间下，控制单元失调所带来电流输出不精确的问题。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，包括参考电流检测单元、尾电流源单元以及控制单元；
所述参考电流检测单元，耦接参考电流源，用于接收参考电流源的参考电流，并根据参考电流生成偏置电压和参考电压；
所述尾电流源单元，耦接所述参考电流检测单元，用于接收并根据偏置电压生成镜像电流；
所述控制单元，耦接所述参考电流检测单元和所述尾电流源单元，用于接收并根据参考电压和镜像电流对应的输出电压对所述参考电流检测单元输出的偏置电压进行反馈调节。
2.根据权利要求1所述的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，所述尾电流源单元包括若干组尾电流源模块，若干组所述尾电流源模块均包括反馈电阻和NPN三极管，所述反馈电阻一端耦接所述参考电流检测单元的输出端，用于接收偏置电压，所述反馈电阻的另一端耦接所述NPN三极管的基极，所述NPN三极管的集电极耦接所述控制单元的一输入端，所述NPN三极管的发射极接地。
3.根据权利要求1所述的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，所述参考电流检测单元包括第一MOS管、第一NPN三极管以及偏置电阻，所述第一MOS管的漏极耦接参考电流源，所述第一MOS管的栅极耦接所述控制单元的输出端，所述第一MOS管的源极耦接所述第一NPN三极管的集电极，所述第一NPN三极管的基极耦接所述偏置电阻的一端，所述第一NPN三极管发射极接地，所述偏置电阻的另一端耦接所述尾电流源单元。
4.根据权利要求3所述的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，所述参考电流检测单元还包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极耦接电源电压，所述第二MOS管的栅极耦接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极耦接所述参考电流检测单元和所述控制单元的连接节点。
5.根据权利要求3所述的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，所述控制单元包括误差放大器，所述误差放大器包括两个输入端和一输出端，其中一个输入端耦接所述尾电流源单元的输出端，另一输入端耦接所述第一MOS管和第一NPN三极管的连接节点，输出端耦接所述第一MOS管的栅极。
6.根据权利要求1所述的应用于激光驱动器的低电压空间精确电流镜像电路，其特征在于，所述参考电流检测单元包括偏置电阻，所述尾电流源包括若干反馈电阻，所述偏置电阻和所述反馈电阻为同一型号。
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