CN110859668A - 一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置及系统 - Google Patents

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Abstract

一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置及系统，驱动装置包括脉冲调制电路、MOS管、反馈放大电路、电源Power、激光二极管和电流放大电路；脉冲调制电路的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，输出端连接MOS管栅极；电流放大电路的同相输入端接入脉冲电流，反相输入端连接反馈放大电路的输出端，电流放大电路的输出端连接MOS管栅极；MOS管的源极通过采样电阻极地，反馈放大电路的同向输入端与MOS管的源极连接，反相输入端接地；激光二极管的正极与电源POWER连接，负极与MOS管的漏极连接。本发明体积小、结构简单、性能可靠、脉冲响应迅速、脉冲输出功率大以及抗干扰性强的特点。

Description

一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置及系统
技术领域
本发明涉及半导体激光设备领域，具体涉及一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置及系统。
背景技术
目前随着实用半导体激光设备作为理疗使用的临床应用日渐增加，高峰值的激光功率具有很好的穿透性，同时高峰值功率也会带来较大的损伤，而在表层的治疗中又需要较低的峰值功率，同时需要长时间的脉冲。而且在临床中，会同时存在上面描述的情况，因此，需要一种可实现组合脉冲的半导体激光治疗装置，可实现超脉冲，脉冲的组合。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置及系统，其技术方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括脉冲调制电路、MOS管、反馈放大电路、电源Power、激光二极管和电流放大电路；
所述脉冲调制电路的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，输出端连接MOS管栅极，用以对输入的时基脉冲一和时基脉冲二进行调制，并将调制脉冲输出给MOS管；
所述电流放大电路的同相输入端接入脉冲电流，反相输入端连接反馈放大电路的输出端，所述电流放大电路的输出端连接MOS管栅极，用以结合反馈电流对脉冲电流进行增幅调整，并将调整后的电流输出给MOS管；
所述MOS管的源极通过采样电阻极地，所述反馈放大电路的同向输入端与MOS管的源极连接，反相输入端接地，用以将源极电流放大后输出给电流放大电路；
所述激光二极管的正极与电源POWER连接，负极与MOS管的漏极连接。
进一步地，所述时基脉冲一为1us时基脉冲，所述时基脉冲二为6s的时基脉冲。
进一步地，所述驱动装置还包括脉冲反馈电路，所述脉冲反馈电路包括一个输入端和两个输出端；
所述脉冲反馈电路的输入端与MOS管的源极连接，用以采集MOS管源极的脉冲信号；
所述脉冲反馈电路的第一输出端用于输出采集的脉冲信号，第二输出端用于输出脉冲计数值。
进一步地，所述脉冲调制电路包括异或门和第七电阻，所述异或门的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，所述异或门的输出端通过第七电阻连接MOS管栅极。
进一步地，所述电流放大电路包括第五电阻、第一电阻、第一电容、第四电阻和第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端通过第五电阻接入脉冲电流，反相输入端与反馈放大电路的输出端连接，所述反相输入端还通过第一电阻接入电压VCC，所述第二运算放大器的输出端通过第四电阻连接MOS管栅极，通过第一电容连接自身反相输入端。
进一步地，所述反馈放大电路包括第六电阻、第二电阻、第三电阻和第一运算放大器，所述第一运算放大器的的反相输入端通过第六电阻接地，同相输入端与MOS管的源极连接，所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻与电流放大电路的反相输入端，通过第二电阻与其反相输入端连接。
进一步地，所述驱动装置还包括二极管，所述二极管的正极与激光二极管的负极连接，所述二极管的负极与激光二极管的正极连接。
进一步地，所述脉冲反馈电路包括模拟开关芯片和第九电阻，所述模拟开关芯片的信号输入引脚通过第九电阻与MOS管的源极连接，GND引脚接地，VCC引脚接电压VCC。
作为本发明的第二方面，提供一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动系统，所述系统包括主系统ARM和与主系统ARM连接的如上述任一种所述的驱动装置，所述主系统ARM用于产生时基脉冲一、时基脉冲二和脉冲电流。
进一步地，所述主系统ARM还用于接收所述的驱动装置反馈的脉冲信号和脉冲计数值。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，同时具有脉冲输出、脉冲反馈的功能，可将1us的超脉冲到6s的脉冲进行调制，输出临床需要的脉冲，同时通过电流放大电路，调整MOS管的输入电流，以对激光功率进行调整。
2.本发明具有电路体积小、结构简单、性能可靠、脉冲响应迅速、脉冲输出功率大以及抗干扰性强的特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置的框架示意图；
图2为本发明实施例提供的一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置的电路连接图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。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。
如图1所示，本发明提供一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，所述驱动装置包括脉冲调制电路、MOS管Q1、反馈放大电路、电源 Power、激光二极管和电流放大电路，
所述脉冲调制电路的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，输出端连接MOS管Q1栅极，用以对输入的时基脉冲一和时基脉冲二进行调制，并将调制脉冲输出给MOS管Q1；
所述电流放大电路的同相输入端接入脉冲电流，反相输入端连接反馈放大电路的输出端，所述电流放大电路的输出端连接MOS管Q1栅极，用以结合反馈电流对脉冲电流进行增幅调整，并将调整后的电流输出给MOS管 Q1；
所述MOS管Q1的源极通过采样电阻R8极地，所述反馈放大电路的同向输入端与MOS管Q1的源极连接，反相输入端接地，用以将源极电流放大后输出给电流放大电路，其中，MOS管Q1为N沟道MOS管Q1
所述激光二极管的正极LD+与电源POWER连接，负极LD-与MOS管 Q1的漏极连接。
本发明一方面可通过对时基脉冲一和时基脉冲二进行调制，输出临床需要的脉冲，另一方面通过反馈放大电路和电流放大电路，调整MOS管Q1 的输入电流，以对激光功率进行调整，并提高了电路的抗干扰能力。
优先地，所述时基脉冲一为1us时基脉冲，即超脉冲，所述时基脉冲二为6s的时基脉冲，在软件上设计上，可采用两个定时器实现1us时基脉冲和 6s时基脉冲输入，两个定时器分别为1us定时器和6s定时器，在使用的时候如果要求精度很高的情况下启用1us定时器，但是缺点就是精度虽然很高，无法实现长时间定时，为了弥补这个问题，采用异或门，满足到长时间定时，就启用6s定时器。
优选地，所述驱动装置还包括脉冲反馈电路，所述脉冲反馈电路包括一个输入端和两个输出端；
所述脉冲反馈电路的输入端与MOS管Q1的源极连接，用以采集MOS 管Q1源极的脉冲信号；
所述脉冲反馈电路的第一输出端用于输出采集的脉冲信号，第二输出端用于输出脉冲计数值。
如图2所示，其中，所述脉冲调制电路包括异或门U3和第七电阻R7，所述异或门U3的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，所述异或门U3的输出端通过第七电阻R7连接MOS管Q1栅极，通过异或门U3的转换可使脉冲范围达到时基脉冲一至时基脉冲二的调制范围。
其中，所述电流放大电路包括第五电阻R5、第一电阻R1、第一电容C1、第四电阻R4和第二运算放大器U2A，所述第二运算放大器U2A的同相输入端通过第五电阻R5接入脉冲电流，反相输入端与反馈放大电路的输出端连接，所述反相输入端还通过第一电阻R1接入电压VCC，所述第二运算放大器的输出端通过第四电阻R4连接MOS管Q1栅极，通过第一电容C1连接自身反相输入端。
其中，所述反馈放大电路包括第六电阻R6、第二电阻R2、第三电阻R3 和第一运算放大器U1A，所述第一运算放大器U1A的的反相输入端通过第六电阻R6接地，同相输入端与MOS管Q1的源极连接，所述第一运算放大器U1A的输出端通过第三电阻R3与电流放大电路的反相输入端，通过第二电阻R2与其反相输入端连接。
其中，所述驱动装置还包括二极管D1，所述二极管D1的正极与激光二极管的负极LD-连接，所述二极管的负极与激光二极管的正极LD+连接，通过二极管与激光二极管正极LD+和负极LD-进行反串，对激光二极管进行保护。
其中，所述脉冲反馈电路包括模拟开关芯片U4、第九电阻R9和第十电阻R10，所述模拟开关芯片U4优选采用SN74LVC1G66芯片，所述模拟开关芯片U4的信号输入引脚通过第九电阻R9与MOS管Q1的源极连接，GND 引脚接地，VCC引脚接电压VCC，所述模拟开关芯片U4的第一输出端连接第十电阻R10，通过第十电阻R10连接到主系统ARM，用以向主系统反馈脉冲信号，第二输出端直接连接到主系统ARM，用以向主系统反馈脉冲计数值。
作为本发明的第二方面，提供一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动系统，所述系统包括主系统ARM和与主系统ARM连接的如上述任一种所述的驱动装置，所述主系统ARM可以是STM32和S5P6818处理器，所述主系统ARM用于产生时基脉冲一、时基脉冲二和脉冲电流。
优选地，所述主系统ARM还用于接收所述的驱动装置反馈的脉冲信号和脉冲计数值。
优选地，所述系统还包括外部电源用于提供电源POWER、电压VCC 和GND。
通过主系统ARM实时采集反馈的脉冲信号和脉冲计数值，根据反馈的脉冲信号和脉冲计数值分析并调整时基脉冲一和时基脉冲二，实现输出脉冲的反馈调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括脉冲调制电路、MOS管、反馈放大电路、激光二极管和电流放大电路；
所述脉冲调制电路的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，输出端连接MOS管栅极，用以对输入的时基脉冲一和时基脉冲二进行调制，并将调制脉冲输出给MOS管；
所述电流放大电路的同相输入端接入脉冲电流，反相输入端连接反馈放大电路的输出端，所述电流放大电路的输出端连接MOS管栅极，用以结合反馈电流对脉冲电流进行增幅调整，并将调整后的电流输出给MOS管；
所述MOS管的源极通过采样电阻极地，所述反馈放大电路的同向输入端与MOS管的源极连接，反相输入端接地，用以将源极电流放大后输出给电流放大电路；
所述激光二极管的正极与电源POWER连接，负极与MOS管的漏极连接。
2.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述时基脉冲一为1us时基脉冲，所述时基脉冲二为6s的时基脉冲。
3.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括脉冲反馈电路，所述脉冲反馈电路包括一个输入端和两个输出端；
所述脉冲反馈电路的输入端与MOS管的源极连接，用以采集MOS管源极的脉冲信号；
所述脉冲反馈电路的第一输出端用于输出采集的脉冲信号，第二输出端用于输出脉冲计数值。
4.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述脉冲调制电路包括异或门和第七电阻，所述异或门的两个输入端分别接入时基脉冲一和时基脉冲二，所述异或门的输出端通过第七电阻连接MOS管栅极。
5.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述电流放大电路包括第五电阻、第一电阻、第一电容、第四电阻和第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端通过第五电阻接入脉冲电流，反相输入端与反馈放大电路的输出端连接，所述反相输入端还通过第一电阻接入电压VCC，所述第二运算放大器的输出端通过第四电阻连接MOS管栅极，通过第一电容连接自身反相输入端。
6.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述反馈放大电路包括第六电阻、第二电阻、第三电阻和第一运算放大器，所述第一运算放大器的的反相输入端通过第六电阻接地，同相输入端与MOS管的源极连接，所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻与电流放大电路的反相输入端，通过第二电阻与其反相输入端连接。
7.根据权利要求1所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括二极管，所述二极管的正极与激光二极管的负极连接，所述二极管的负极与激光二极管的正极连接。
8.根据权利要求3所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动装置，其特征在于，所述脉冲反馈电路包括模拟开关芯片和第九电阻，所述模拟开关芯片的信号输入引脚通过第九电阻与MOS管的源极连接，GND引脚接地，VCC引脚接电压VCC。
9.一种组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动系统，其特征在于，所述系统包括主系统ARM和与主系统ARM连接的如权利要求1-8任一种所述的驱动装置，所述主系统ARM用于产生时基脉冲一、时基脉冲二和脉冲电流。
10.根据权利要求9所述的组合脉冲大功率半导体激光治疗仪驱动系统，其特征在于，所述主系统ARM还用于接收所述的驱动装置反馈的脉冲信号和脉冲计数值。
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