发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种激光器泵浦源放电电路、开关电源与激光器,以解决现有激光器泵浦源开关电源的输出端电容的采用主动放电的方式需要时序控制所导致的成本较高的问题。
本发明的技术方案如下:
一种激光器泵浦源放电电路,用于连接在提供目标电流的恒流源与输出端电容之间,其包括:隔离模块、放电控制模块、开关控制模块、驱动模块与放电电阻;其中,
所述隔离模块接入目标电流,并分别与所述放电控制模块以及所述开关控制模块连接,用于在所述目标电流为高电流时控制所述放电控制模块关断,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述放电控制模块开启;
所述放电控制模块分别与所述隔离模块以及所述放电电阻连接,用于在所述目标电流为零电流时控制所述放电电阻对所述输出端电容进行放电;
所述开关控制模块分别与所述隔离模块以及所述驱动模块连接,用于在所述目标电流为高电流时控制所述驱动模块输出驱动信号,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述驱动模块不工作;
所述驱动模块与所述隔离模块连接,用于在所述目标电流为高电流时输出驱动信号控制所述隔离模块导通,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述隔离模块关闭。
本发明进一步地设置,所述隔离模块包括:第一MOS管与驱动单元;其中,
所述第一MOS管的控制端与所述驱动单元的一端连接,所述第一MOS管的漏极接入目标电流并与所述放电控制模块连接,所述第一MOS管的源极接地;
所述驱动单元的另一端与所述驱动模块连接。
本发明进一步地设置,所述驱动单元包括:第一电阻与第二电阻;其中,
所述第一电阻的一端与所述第一MOS管的控制端连接,所述第一电阻的另一端与所述驱动模块连接;
所述第二电阻与所述第一电阻并联。
本发明进一步地设置,所述放电控制模块包括:第二MOS管、放电单元与第三电阻;其中,
所述第二MOS管的控制端与所述第三电阻的一端连接,所述第二MOS管的漏极与所述放电电阻的一端连接,所述第二MOS管的源极接地;
所述放电单元分别与所述第三电阻的另一端、所述放电电阻的另一端以及所述隔离模块连接;
所述第三电阻的另一端还与所述隔离模块连接。
本发明进一步地设置,所述放电单元包括:第一电容与第四电阻;其中,
所述第一电容的一端与所述放电电阻的另一端连接,所述第一电容的另一端与所述第三电阻的另一端连接;
所述第四电阻与所述第一电容并联。
本发明进一步地设置,所述开关控制模块包括:第五电阻、第一三极管与第二三极管;其中,
所述第一三极管的基极与所述第五电阻的一端连接,所述第一三极管的集电极与所述第一MOS管的漏极连接,所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接;
所述第二三极管的集电极与所述驱动模块连接,所述第二三极管的发射极接地;
所述第五电阻的另一端接入电源电压。
本发明进一步地设置,所述驱动模块包括:第六电阻、第七电阻、第三三极管与第四三极管;其中,
所述第三三极管的基极分别与所述第四三极管的基极、所述第二三极管的漏极以及所述第六电阻的一端连接;
所述第三三极管的漏极与所述第七电阻的一端连接;
所述第四三极管的漏极接地;
所述第三三极管与所述第四三极管的发射极的共接端与所述驱动单元的另一端连接;
所述第六电阻的另一端接入电源电压;
所述第七电阻的另一端接入电源电压。
本发明进一步地设置,所述第一三极管与所述第二三极管为NPN型三极管;所述第三三极管为NPN型三极管,所述第四三极管为PNP型三极管。
基于同样的发明构思,本发明还提供了一种开关电源,其包括如上述所述的激光器泵浦源放电电路。
基于同样的发明构思,本发明还提供了一种激光器,其包括如上述所述的开关电源。
本发明所提供的一种激光器泵浦源放电电路、开关电源与激光器,激光器泵浦源放电电路连接在用于提供目标电流的恒流源与输出端电容之间,其包括:隔离模块、放电控制模块、开关控制模块、驱动模块与放电电阻。所述隔离模块接入目标电流,在所述目标电流为高电流时(即正常工作状态时)控制所述开关控制模块关闭,此时所述驱动模块输出驱动信号控制所述隔离模块导通,以使所述放电控制模块关断从而使得放电电阻不工作。在所述目标电流为零电流时(即处于放电状态时),所述隔离模块控制所述开关控制模块开启,以控制所述驱动模块不工作,此时所述隔离模块关闭,所述放电控制模块开启并控制所述放电电阻对所述输出端电容进行放电。这样,在激光器泵浦源处于正常工作时,放电控制模块处于关断状态,放电电阻不工作,在放电状态时,放电控制模块则开启,使得放电电阻可以实现对输出端电容的放电。本发明不需要额外的逻辑控制电路即可实现对开关电源的输出端电容的主动放电,放电电阻不会因为突然导通过热而烧毁,且电路结构简单,降低了成本。
具体实施方式
本发明提供一种激光器泵浦源放电电路、开关电源与激光器,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。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。
在实施方式和申请专利范围中,除非文中对于冠词有特别限定,否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
请同时参阅图1至图3,本发明提供了一种激光器泵浦源放电电路的较佳实施例。
如图1所示,本发明提供的一种激光器泵浦源放电电路,用于连接在提供目标电流的恒流源500与输出端电容C0之间,其包括:隔离模块100、放电控制模块200、开关控制模块300、驱动模块400与放电电阻R0。其中,所述隔离模块100接入目标电流,并分别与所述放电控制模块200以及所述开关控制模块300连接,用于在所述目标电流为高电流时控制所述放电控制模块200关断,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述放电控制模块200开启;所述放电控制模块200分别与所述隔离模块100以及所述放电电阻R0连接,用于在所述目标电流为零电流时控制所述放电电阻R0对所述输出端电容C0进行放电;所述开关控制模块300分别与所述隔离模块100以及所述驱动模块400连接,用于在所述目标电流为高电流时控制所述驱动模块400输出驱动信号,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述驱动模块400不工作;所述驱动模块400与所述隔离模块100连接,用于在所述目标电流为高电流时输出驱动信号控制所述隔离模块100导通,并用于在所述目标电流为零电流时控制所述隔离模块100关闭。
具体地,激光器泵浦源放电电路设置在开关电源的恒流源500与输出端的输出端电容C0之间,以在放电状态时,对所述输出端电容C0进行快速放电。所述恒流源500包括变压器副边半边绕组。所述激光器泵浦源放电电路包括隔离模块100、放电控制模块200、开关控制模块300、驱动模块400与放电电阻R0,其中,所述隔离模块100分别与所述放电控制模块200以及所述开关控制模块300连接,所述放电控制模块200分别与所述隔离模块100以及所述放电电阻R0连接,所述开关控制模块300分别与所述隔离模块100以及所述驱动模块400连接,所述驱动模块400与所述隔离模块100连接,所述放电电阻R0则分别与所述放电控制模块200以及所述输出端电容C0连接。
所述隔离模块100接入变压器副半边绕组输出的目标电流,并将开关电源的整流电路与输出端电容C0分开。
在激光器泵浦源处于正常工作状态,即恒流源500动态输出高电流时,所述隔离模块100控制所述开关控制模块300关闭,此时所述驱动模块400输出驱动信号控制所述隔离模块100导通,以使所述放电控制模块200关断,进而使得放电电阻R0不工作。在激光器泵浦源处于放电工作状态,即在所述目标电流为零电流时,所述隔离模块100控制所述开关控制模块300开启,以控制所述驱动模块400不工作,此时所述隔离模块100关闭,所述放电控制模块200开启并控制所述放电电阻R0对所述输出端电容C0进行放电。这样,在激光器泵浦源处于正常工作时,所述放电控制模块200处于关断状态,所述放电电阻R0不工作,在激光器泵浦源处于放电工作状态时,所述放电控制模块200则开启,使得所述放电电阻R0可以实现对输出端电容CO的快速放电。
本发明在判断电路的工作状态(高电流或零电流工作状态)后,不需要额外的逻辑控制电路(即不需要MCU做时序控制)即可实现对开关电源的输出端电容C0的主动放电,可靠性高,反应速度快(相对于MCU计算执行的反应速度更快),电路结构简单,降低了成本,且放电电阻R0不会因为突然导通过热而烧毁。
请参阅图1与图2,在一个实施例的进一步地实施方式中,所述隔离模块100包括:第一MOS管Q1与驱动单元110。其中,所述第一MOS管Q1的控制端与所述驱动单元110的一端连接,所述第一MOS管Q1的漏极接入目标电流并与所述放电控制模块200连接,所述第一MOS管Q1的源极接地;所述驱动单元110的另一端与所述驱动模块400连接。
具体地,所述第一MOS管Q1具有体二极管,体二极管的压降约为0.7V。在恒流源500动态输出的目标电流为高电流时,电流流过所述第一MOS管Q1的体二极管,第一MOS管Q1的漏源极电压钳位到体二极管的压降,以控制所述开关控制模块300关断,此时所述开关控制模块300关断后,所述驱动模块400可以正常工作,并输出驱动信号至所述驱动单元110,进而驱动所述第一MOS管Q1的控制端以使所述第一MOS管Q1开通,这样,在所述第一MOS管Q1处于导通状态时,能够控制所述放电控制模块200处于断开状态,从而使得与所述放电控制模块200连接的所述放电电阻R0处于断路状态,即当激光泵浦源出于正常工作状态时,所述放电电阻R0不会放电,因而不会存在烧毁的风险。而当变压器副半边绕组T1动态输出的目标电流为零电流时,所述输出端电容C0开始放电,电流反向流动,并将所述第一MOS管Q1的漏源极电压抬高,以控制所述开关控制模块300关断,从而使得所述驱动模块400不工作,进而控制所述第一MOS管Q1关闭,并且,在所述第一MOS管Q1的漏源极电压抬高后,能够驱动所述放电控制模块200导通,进而使得所述放电电阻R0与所述输出端电容C0的并联,实现对所述输出端电容C0的放电,当所述输出端电容C0的电压下降后所述放电控制模块200自然断开,不会影响恒流源500的正常工作。可见,本发明可以通过对所述第一MOS管Q1的漏源极电压进行检测即可判断电路是属于正常工作状态或者处于放电状态。
请参阅图2,在一个实施例的进一步地实施方式中,所述驱动单元110包括:第一电阻R1与第二电阻R2。其中,所述第一电阻R1的一端与所述第一MOS管Q1的控制端连接,所述第一电阻R1的另一端与所述驱动模块400连接;所述第二电阻R2与所述第一电阻R1并联。
具体地,所述第一电阻R1与所述第二电阻R2为驱动电阻,所述第一电阻R1与所述驱动模块400的输出端连接,在接收到所述驱动模块400输出的驱动信号时,以驱动所述第一MOS管Q1导通。
请参阅图1与图2,在一个实施例的进一步地实施方式中,所述放电控制模块200包括:第二MOS管Q2、放电单元210与第三电阻R3。其中,所述第二MOS管Q2的控制端与所述第三电阻R3的一端连接,所述第二MOS管Q2的漏极与所述放电电阻R0的一端连接,所述第二MOS管Q2的源极接地;所述放电单元210分别与所述第三电阻R3的另一端、所述放电电阻R0的另一端以及所述隔离模块100连接;所述第三电阻R3的另一端还与所述隔离模块100连接。
具体地,所述第二MOS管Q2为N型MOS管,当恒流源500动态输出高电流时,所述开关控制模块300断开,所述驱动模块400输出驱动信号控制所述第一MOS管Q1导通,所述第一MOS管Q1导通将所述第二MOS管Q2的栅极拉低,使得所述第二MOS管Q2截止,所述放电电阻R0处于断路状态,不会产生烧毁的风险。
当恒流源500输出的电流降至零电流时,所述输出端电容C0与所述放电单元210开始放电,电流反向流动至所述第一MOS管Q1的漏极,将所述第一MOS管Q1的漏源极电压(DS电压)抬高,所述开关控制模块300导通,所述驱动模块400不工作,此时所述第一MOS管Q1关断。所述第三电阻R3为所述第二MOS管Q2的驱动电阻,在所述第一MOS管Q1关断时,所述第一MOS管Q1的漏源极电压经所述第三电阻R3驱动所述第二MOS管Q2导通,以使得所述放电电阻R0与所述输出端电容C0并联,实现对所述输出端电容C0的放电。
请参阅图2,在一些实施例中,所述放电单元210包括:第一电容C1与第四电阻R4。其中,所述第一电容C1的一端与所述放电电阻R0的另一端连接,所述第一电容C1的另一端与所述第三电阻R3的另一端连接;所述第四电阻R4与所述第一电容C1并联。
具体地,所述第一电容C1为放电电容,所述第四电阻R4为所述第一电容C1的放电电阻,其中所述输出端电容C0的容量大,放电速度慢,所述第一电容C1的容量小,通过所述第四电阻R4的放电速度快。在激光器泵浦源处于放电状态时,电流反流,由所述输出端电容C0流向所述第一电容C1,以抬高所述第一MOS管Q1的漏源极电压(即节点S的电压)。
请参阅图1至图3,在一个实施例的进一步地实施方式中,所述开关控制模块300包括:第五电阻R5、第一三极管Q3与第二三极管Q4。其中,所述第一三极管Q3的基极与所述第五电阻R5的一端连接,所述第一三极管Q3的集电极与所述第一MOS管Q1的漏极连接,所述第一三极管Q3的发射极与所述第二三极管Q4的基极连接;所述第二三极管Q4的集电极与所述驱动模块400连接,所述第二三极管Q4的发射极接地;所述第五电阻R5的另一端接入电源电压。
具体地,所述第一三极管Q3与所述第二三极管Q4为NPN型三极管,所述第五电阻R5为限流电阻,所述第五电阻R5接入电源电压。所述第一三极管Q3的集电极与所述第一MOS管Q1漏极连接(即与节点S连接),所述第二三极管Q4的基极分别与所述第五电阻R5以及所述第一三极管Q3的发射极连接。在一些实施例中,所述电源电压可以是+12V电压。
当变压器副半边绕组T1产生感应电流时,电流首先流经所述第一MOS管Q1的体二极管,所述第二MOS管Q2的栅极被钳位到所述第一MOS管Q1的体二极管的压降,所述第一MOS管Q1的漏源极电压钳位到体二极管的压降,所述第一三极管Q3的集电极被拉低至0.7V使得所述第一三极管Q3正偏导通,所述第一三极管Q3的发射极电压被拉低,从而使得所述第二三极管Q4的基极电压被拉低,所述第二三极管Q4截止,所述驱动模块400接入电源电压输出驱动信号驱动所述第一MOS管Q1导通。所述第一MOS管Q1导通后的漏源极压降为第一MOS管Q1的导通电阻(毫欧级)与流过第一MOS管Q1的电流的乘积,一般小于1V,所述第二MOS管Q2的栅极驱动电压被拉低至所述第一MOS管Q1的漏源极电压,而所述第二MOS管Q2的开启电压一般大于3.5V,因而所述第二MOS管Q2在所述第一MOS管Q1处于导通器件一直处于关断状态,所述放电电阻R0一直处于开路状态,没有损耗,不会影响开关电源的效率,也不需要额外的散热措施。
当变压器副半边绕组T1输出的电流降至零时,所述第一MOS管Q1的漏源极电压被抬高,即能够降所述第一三极管Q3的集电极电压升高使得所述第一三极管Q3反偏截止,电源电压经所述第五电阻R5驱动所述第二三极管Q4导通,将所述第二三极管Q4的集电极电压拉低到输出地V-,从而控制所述驱动模块400不工作,使得所述第一MOS管Q1关断。同时,所述第一MOS管Q1的漏源极电压驱动所述第二MOS管Q2导通,将所述放电电阻R0并联在所述输出端电容C0的两端开始快速放电,当所述输出端电容C0的电压压降降低至小于所述第二MOS管Q2的开启电压时,所述第二MOS管Q2的栅极自然关断,所述放电电阻R0断开,完成放电过程,不会影响恒流源500下次正常工作。
请继续参阅图1至图3,在一个实施例的进一步地实施方式中,所述驱动模块400包括:第六电阻R6、第七电阻R7、第三三极管Q5与第四三极管Q6。其中,所述第三三极管Q5的基极分别与所述第四三极管Q6的基极、所述第二三极管Q4的漏极以及所述第六电阻R6的一端连接;所述第三三极管Q5的漏极与所述第七电阻R7的一端连接;所述第四三极管Q6的漏极接地;所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6的发射极的共接端D与所述驱动单元110的另一端连接;所述第六电阻R6的另一端接入电源电压;所述第七电阻R7的另一端接入电源电压。
具体地,所述第六电阻R6与所述第七电阻R7为限流电阻,所述第三三极管Q5为NPN型三极管,所述第四三极管Q6为PNP型三极管,所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6构成推挽电路,所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6的基极的共接端分别连接所述第六电阻R6与所述第二三极管Q4的集电极,所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6的发射极的共接端D与所述第一电阻R1连接。
在变压器副半边绕组T1产生感应电流时,所述第一三极管Q3导通,所述第二三极管Q4截止,电源电压通过所述第六电阻R6到达所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6,以使所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6的共接端D输出驱动信号至所述第一电阻R1,以驱动所述第一MOS管Q1导通。
在变压器副半边绕组T1输出电流降低至零时,所述第一三极管Q3截止,所述电源电压经所述第五电阻R5驱动所述第二三极管Q4导通以将所述第二三极管Q4的集电极电压拉低至输出地V-,从而将所述第三三极管Q5与所述第四三极管Q6的输入驱动电压拉低,进而控制所述第一MOS管Q1关断。
在一些实施例中,本发明还提供了一种开关电源,其包括如上述所述的激光器泵浦源放电电路。所述激光器泵浦源放电电路具体如上述一种激光器泵浦源放电电路的实施例所述,在此不再赘述。
在一些实施例中,本发明还提供了一种激光器,其包括如上述所述的开关电源,所述开关电源包括激光器泵浦源放电电路。所述激光器泵浦源放电电路具体如上述一种激光器泵浦源放电电路的实施例所述,在此不再赘述。
综上所述,本发明所提供的一种激光器泵浦源放电电路、开关电源与激光器,激光器泵浦源放电电路连接在用于提供目标电流的恒流源与输出端电容之间,其包括:隔离模块、放电控制模块、开关控制模块、驱动模块与放电电阻。所述隔离模块接入目标电流,在所述目标电流为高电流时(即正常工作状态时)控制所述开关控制模块关闭,此时所述驱动模块输出驱动信号控制所述隔离模块导通,以使所述放电控制模块关断从而使得放电电阻不工作。在所述目标电流为零电流时(即处于放电状态时),所述隔离模块控制所述开关控制模块开启,以控制所述驱动模块不工作,此时所述隔离模块关闭,所述放电控制模块开启并控制所述放电电阻对所述输出端电容进行放电。这样,在激光器泵浦源处于正常工作时,放电控制模块处于关断状态,放电电阻不工作,在放电状态时,放电控制模块则开启,使得放电电阻可以实现对输出端电容的放电。本发明不需要额外的逻辑控制电路即可实现对开关电源的输出端电容的主动放电,放电电阻不会因为突然导通过热而烧毁,避免了开关电源失效的风险,可靠性高,放电速度快,且电路结构简单,没有复杂的电路,降低了成本。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。