CN114243449B - 电流脉参数的调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流脉参数的调节装置及调节方法。电流脉参数的调节装置包括：控制单元；并联的多路单元电路，每路单元电路的一端与控制单元电连接、另一端与电流脉参数待控制负载电连接；控制单元用于控制多路单元电路中的至少一路为电流脉参数待控制负载放电，每路单元电路为电流脉参数待控制负载提供的电压均不同，以实现对电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。采用本发明，通过控制单元输出的控制信号选择不同的单元电路组合工作，通过多路单元电路放电叠加的方法改变电流脉冲参数，可用于需要可调节参数的电流脉冲驱动的器件，实现对被驱动器件的注入电流脉冲参数的精确调整。

Description

电流脉参数的调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电流脉参数的调节装置及调节方法。

背景技术

在激光领域，获得脉冲激光通常有两种方式，一种是电流脉冲驱动激光二极管(LD)直接输出脉冲激光，此种方式获得的脉冲激光峰值功率不高。另一种是采用主振荡功率放大(MOPA)结构，以直接调制的激光二极管(LD)为种子光源进行多级级联放大，其中种子光源也是以电流脉冲驱动产生激光。MOPA结构是实现高重复频率、高峰值功率、纳秒级脉冲光纤激光器的主要方式之一。不管采用哪种方式，都需要电流脉冲驱动电路，输出脉冲激光的峰值功率、脉冲宽度和稳定度等技术指标取决于驱动电流脉冲的相关参数。因此要获得高质量的脉冲激光，就需要对脉冲驱动电流的宽度和幅度等参数进行调节以获得最优化的激光脉冲。因此一种可实现电流脉冲宽度值和幅度值等参数调节的方法和电路对激光器及其相关应用系统至关重要。

通过RC(电阻、电容)电路对负载放电产生电流脉冲是比较常见的电路形式，通过调整RC(电阻、电容)的参数值和电压值实现调节电流脉冲宽度和幅度的目的。此种方式的优点在于电路相对简单，成本低，缺点是电流脉冲参数调节时需要更换电阻和电容，在调试激光器时非常不方便，无法满足某些应用场合的工艺要求(例如航空、航天等)，同时也无法实现在线调节脉冲参数的功能。

发明内容

本发明实施例提供一种电流脉参数的调节装置及调节方法，用以解决现有技术中电流脉参数的调节方式操作复杂的问题。

根据本发明实施例的电流脉参数的调节装置，包括：

控制单元；

并联的多路单元电路，每路所述单元电路的一端与所述控制单元电连接、另一端与电流脉参数待控制负载电连接；

所述控制单元用于控制所述多路单元电路中的至少一路为所述电流脉参数待控制负载放电，每路所述单元电路为所述电流脉参数待控制负载提供的电压均不同，以实现对所述电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

根据本发明的一些实施例，所述单元电路的供电电源为电压可调节电源。

根据本发明的一些实施例，所述供电电源包括：恒压电源和调节电源。

根据本发明的一些实施例，多路所述单元电路共用一个供电电源。

根据本发明的一些实施例，所述单元电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与供电电源电连接；

电容，所述电容的一端与所述第一电阻的另一端电连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电容的另一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述电流脉参数待控制负载电连接；

二极管，所述二极管的一端与所述第二电阻的另一端电连接，所述二极管的另一端接地；

放电开关，所述放电开关的一端与所述第一电阻的另一端电连接，所述放电开关的另一端接地，所述放电开关的开关由所述控制单元控制；

多路所述单元电路的电容的容量不同，和/或多路所述单元电路的第二电阻的阻值不同。

根据本发明的一些实施例，多路所述单元电路共用一个所述二极管。

根据本发明的一些实施例，所述控制单元包括：与多个所述单元电路一一对应的多个控制子单元；

所述控制子单元包括：

控制电源；

控制模块；

与门，所述与门的第一输入端与所述控制电源电连接，所述与门的第二输入端与所述控制模块电连接，所述与门的输出端与所述放电开关电连接。

根据本发明的一些实施例，多个所述控制子单元共用一个控制模块。

根据本发明实施例的电流脉参数的调节方法，所述调节方法基于如上所述的电流脉参数的调节装置实现；

所述调节方法包括：

通过控制单元控制多路单元电路中的至少一路为电流脉参数待控制负载放电，以实现对电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

调节所述单元电路的供电电源的供电电压。

采用本发明实施例，通过控制单元输出的控制信号选择不同的单元电路组合工作，通过多路单元电路放电叠加的方法改变电流脉冲参数，可用于需要可调节参数的电流脉冲驱动的器件，实现对被驱动器件的注入电流脉冲参数的精确调整。尤其是在航空、航天领域，对电路印制板(PCB)元器件焊接拆装次数在工艺要求上是有规定的，不允许多次反复焊接，采用本发明避免了调整参数时频繁更换R、C的问题，拓展了相关产品的应用领域。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中单元电路的连接示意图；

图2是本发明实施例中电流脉参数的调节装置的连接示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。另外，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

根据本发明实施例的电流脉参数的调节装置，包括：

控制单元；

并联的多路单元电路，每路所述单元电路的一端均与所述控制单元电连接，每路所述单元电路的另一端均与电流脉参数待控制负载电连接；

所述控制单元用于控制所述多路单元电路中的至少一路为所述电流脉参数待控制负载放电，每路所述单元电路为所述电流脉参数待控制负载提供的电压均不同，以实现对所述电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

可以理解，控制单元可以控制多路单元电路以任意组合方式为电流脉参数待控制负载放电。为电流脉参数待控制负载放电的单元电路的路数可以控制，通过哪几路单元电路为电流脉参数待控制负载放电也是可以控制的。由于每路单元电路的放电电压不同，因此通过选择任意一路为电流脉参数待控制负载放电，或者是选择任意几路组合放电，均会使得加载在电流脉参数待控制负载一端的正电压不同，从而可以对所述电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

采用本发明实施例，通过控制单元输出的控制信号选择不同的单元电路组合工作，通过多路单元电路放电叠加的方法改变电流脉冲参数，可用于需要可调节参数的电流脉冲驱动的器件，实现对被驱动器件的注入电流脉冲参数的精确调整。尤其是在航空、航天领域，对电路印制板(PCB)元器件焊接拆装次数在工艺要求上是有规定的，不允许多次反复焊接，采用本发明避免了调整参数时频繁更换R、C的问题，拓展了相关产品的应用领域。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

例如，图2为本发明实施例的电流脉参数的调节装置组成示意图。在图2中，负载LD作为电流脉参数待控制负载，由CP、EN(EN1、EN2、...ENn)、以及U(U1、U1、...Un)组成控制单元，其他部分即为多路单元电路。单路单元电路的结构如图1所示。

根据本发明的一些实施例，电流脉参数包括电流脉冲的幅度V、宽度t、上升沿tr、下降沿tf。

根据本发明的一些实施例，所述单元电路的供电电源为电压可调节电源。

由此，可以通过调节单元电路的供电电源，调节电流脉冲的幅度值。

根据本发明的一些实施例，所述供电电源包括：恒压电源和调节电源。

可以理解的是，单元电路有恒压电源提供稳定的电压，还有一个调节电源给单元电路供电，该调节电源的放电电压可调节。

例如，如图2所示，+V1作为恒压电源，G1作为调节电源。

根据本发明的一些实施例，多路所述单元电路共用一个供电电源。由此，可以减小电流脉参数的调节装置的体积和重量。

参见图1，根据本发明的一些实施例，所述单元电路包括：

第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与供电电源+V电连接；

电容C1，所述电容C1的一端与所述第一电阻R1的另一端电连接；

第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端与所述电容C1的另一端电连接，所述第二电阻R2的另一端与所述电流脉参数待控制负载(例如图1中的负载LD)电连接；

二极管D1，所述二极管D1的一端与所述第二电阻R2的另一端电连接，所述二极管D1的另一端接地；二极管D1仅仅允许电流从其一端流向另一端。

放电开关Q1，所述放电开关Q1的一端与所述第一电阻R1的另一端电连接，所述放电开关Q1的另一端接地，所述放电开关Q1的开关由所述控制单元(图1中连接Q1左侧的部分，包括与门、VCC、以及CP)控制；

多路所述单元电路的电容的容量不同，和/或多路所述单元电路的第二电阻的阻值不同。

当控制单元控制放电开关处于打开状态时，供电电源通过第一电阻、电容、第二电阻、二极管、接地组成的连通路为电容充电；当控制单元控制放电开关处于闭合状态时，供电电源通过第一电路、放电开关接地，电容通过第一电阻、接地、电流脉参数待控制负载、第二电阻组成的连通路对电流脉参数待控制负载放电产生电流脉冲。

图2为本发明实施例的电流脉参数的调节装置组成示意图。在图2中，负载LD作为电流脉参数待控制负载，由CP、EN(EN1、EN2、...ENn)、以及U(U1、U1、...Un)组成控制单元，其他部分即为多路单元电路，其中，+V1表示恒压电源，G1表示调节电源，R1、R3、Rn表示不同单元电路中的第一电阻，C1、C2、Cn表示不同单元电路中的电容、R2、R4、Rm表示不同单元电路中的第二电阻，D1表示二极管，Q1、Q2、Qn表示不同单元电路中的放电开关。单路单元电路的结构如图1所示。

根据本发明的一些实施例，多路所述单元电路共用一个所述二极管。由此，可以减少器件组成，降低成本。

例如，在图2中，多路单元电路共用一个二极管D1。

根据本发明的一些实施例，所述控制单元包括：与多个所述单元电路一一对应的多个控制子单元；

所述控制子单元包括：

控制电源；

控制模块；

与门，所述与门的第一输入端与所述控制电源电连接，所述与门的第二输入端与所述控制模块电连接，所述与门的输出端与所述放电开关电连接。

控制单元输出高电平至与门的第一输入端，控制模块输出的控制信号是变化的。当控制模块向第二输入端输入高电平，则与门的输出端输出触发信号，控制放电开关闭合；当控制模块向第二输入端输入低电平，则与门的输出端不输出触发信号，放电开关没有触发信号的触发，则保持打开状态。

例如，参见图1和图2，例如，由CP、EN(EN1、EN2、...ENn)、以及U(U1、U1、...Un)组成控制单元。

根据本发明的一些实施例，多个所述控制子单元共用一个控制模块。由此，可以减少器件组成，降低成本。

例如，参见图2，多个与非U(U1、U1、...Un)共用一个CP。

在本发明的一些实施例中，控制模块可以为单片机。

根据本发明的一些实施例，多个所述控制子单元共用一个控制电源。由此，可以减少器件组成，降低成本，也可以降低电路负责性。

根据本发明实施例的电流脉参数的调节方法，所述调节方法基于如上所述的电流脉参数的调节装置实现；

所述调节方法包括：

通过控制单元控制多路单元电路中的至少一路为电流脉参数待控制负载放电，以实现对电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

调节所述单元电路的供电电源的供电电压。

根据本发明的一些实施例，电流脉参数待控制负载可以为激光器、物理、化学、生物、工程等领域存在许多电流脉冲驱动的元器件或设备。

下面参照图1-图2以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的电流脉参数的调节装置及其调节方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明实施例提出一种电流脉参数的调节装置及其调节方法，可以应用于激光器中对激光发射器件(激光二极管或激光二极管模块等)的泵浦驱动，实现对输出激光脉冲波形的宽度和幅值的优化匹配。

本发明实施例的电流脉参数的调节装置的电路组成图如图2所示。在图2中，负载LD作为电流脉参数待控制负载，由CP、EN(EN1、EN2、...ENn)、以及U(U1、U1、...Un)组成控制单元，其他部分即为多路单元电路，其中，+V1表示恒压电源，G1表示调节电源，R1、R3、Rn表示不同单元电路中的第一电阻，C1、C2、Cn表示不同单元电路中的电容、R2、R4、Rm表示不同单元电路中的第二电阻，D1表示二极管，Q1、Q2、Qn表示不同单元电路中的放电开关。单路单元电路的结构如图1所示。

参见图2，本发明实施例的电流脉参数的调节装置采用多个单元电路，通过控制信号选择不同的单元电路组合工作，多路RC放电叠加的方式实现改变电流脉冲参数的功能，同时通过调节电源G1的电压值可改变电流脉冲的幅度值。图1为基本单元电路的电路组成示意图。参见图1，单元电路的形式为RC通过开关Q1对负载激光二极管(LD)放电产生脉冲电流。

放电开关Q1无触发信号时处于关断状态，电源+V通过电阻R1、R2、D1对C1充电，触发信号CP使Q1导通，C1通过Q1、R2对负载激光二极管(LD)放电产生电流脉冲。电流脉冲的幅度V、宽度t、上升沿tr、下降沿tf等参数主要由电容C1、电阻R2、电源+V的取值和负载特性决定。因为电源+V和负载特性在实际应用中一般是固定不变的，所以要调整电流脉冲的V、t、tr、tf等参数只能通过改变电容C1、电阻R2来实现。

本发明的所采用的电路见图2，由多路组基本RC放电电路并联驱动负载工作，流过负载激光二极管(LD)的脉冲电流是各个单元的电流脉冲叠加所得，电源+V1由可调电源电路G1提供，可以通过改变基准电压Vref调节G1的输出电压，从而调节电流脉冲的幅值。

在使能信号ENn为高电平时，触发信号CP和ENn经过Un(与门电路)相与后触发Qn导通，Cn、Rm对负载激光二极管(LD)放电产生电流脉冲，使能信号ENn为低电平时，Qn保持截止，此路不工作。因此，通过ENn信号可以控制不同的单元电路组合工作，各单元预置不同的Cn、Rm的参数即可输出不同的电流脉冲，实现调节电流脉冲的幅度V、宽度t、上升沿tr、下降沿tf等参数功能。

使能信号EN、基准电压Vref均可以由MCU、DSP等产生，通过软件改变，并通过通信接口实现远程控制，因此可以实现电流脉冲的幅度V、宽度t、上升沿tr、下降沿tf等参数的在线调节功能。

本发明实施例既可实现在线调节电流脉冲的宽度和幅度等参数，又无需更换电阻和电容，具有如下有益效果：

a)采用多个单元电路，通过控制信号选择不同的单元电路组合工作，多路RC放电叠加的方法改变电流脉冲参数，实现了相关参数的在线调节功能。

b)在航空、航天领域，对电路印制板(PCB)元器件焊接拆装次数在工艺要求上是有规定的，不允许多次反复焊接，本发明避免了调整参数时频繁更换R、C的问题，拓展了相关产品的应用领域。

c)主电路由多路组基本RC放电电路组成，电路简单，基本都是通用元器件，成本较低。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

在本说明书的描述中，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

不应将位于括号之内的任何参考符号构造成对权利要求的限制。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (9)

1.一种电流脉参数的调节装置，其特征在于，包括：

控制单元；

并联的多路单元电路，每路所述单元电路的一端与所述控制单元电连接、另一端与电流脉参数待控制负载电连接；

所述控制单元用于控制所述多路单元电路中的至少一路为所述电流脉参数待控制负载放电，每路所述单元电路为所述电流脉参数待控制负载提供的电压均不同，以实现对所述电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节；

所述单元电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与供电电源电连接；

电容，所述电容的一端与所述第一电阻的另一端电连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电容的另一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述电流脉参数待控制负载电连接；

二极管，所述二极管的一端与所述第二电阻的另一端电连接，所述二极管的另一端接地；

放电开关，所述放电开关的一端与所述第一电阻的另一端电连接，所述放电开关的另一端接地，所述放电开关的开关由所述控制单元控制；

多路所述单元电路的电容的容量不同，和/或多路所述单元电路的第二电阻的阻值不同。

2.如权利要求1所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，所述单元电路的供电电源为电压可调节电源。

3.如权利要求2所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，所述供电电源包括：恒压电源和调节电源。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，多路所述单元电路共用一个供电电源。

5.如权利要求1所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，多路所述单元电路共用一个所述二极管。

6.如权利要求1所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，所述控制单元包括：与多个所述单元电路一一对应的多个控制子单元；

所述控制子单元包括：

控制电源；

控制模块；

与门，所述与门的第一输入端与所述控制电源电连接，所述与门的第二输入端与所述控制模块电连接，所述与门的输出端与所述放电开关电连接。

7.如权利要求6所述的电流脉参数的调节装置，其特征在于，多个所述控制子单元共用一个控制模块。

8.一种电流脉参数的调节方法，其特征在于，所述调节方法基于如权利要求1-7中任一项所述的电流脉参数的调节装置实现；

所述调节方法包括：

通过控制单元控制多路单元电路中的至少一路为电流脉参数待控制负载放电，以实现对电流脉参数待控制负载的电流脉参数的调节。

9.如权利要求8所述的电流脉参数的调节方法，其特征在于，所述方法还包括：

调节所述单元电路的供电电源的供电电压。