CN117526080B - 激光器及其控制保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器及其控制保护电路，其中，激光器的控制保护电路包括：电源接入保护模块，电源接入保护模块的输入端与供电电源连接，用于对供电电源进行预处理；电源缓输出模块，电源缓输出模块的输入端与电源接入保护模块的输出端连接，电源缓输出模块的第一输出端与激光器的驱动模块连接，以向驱动模块进行供电；激光器电源延迟缓输出模块，激光器电源延迟缓输出模块的输入端与电源缓输出模块的第二输出端连接，激光器电源延迟缓输出模块的输出端与激光器连接，以向激光器进行供电，激光器电源延迟缓输出模块被配置为控制激光器后于驱动模块上电且先于驱动模块下电。可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击。

Description

激光器及其控制保护电路

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器的控制保护电路和一种激光器。

背景技术

半导体激光器应用越来越广泛，基于TDLAS气体吸收光谱浓度检测的可调谐半导体激光器，属静电敏感器件，激光器对工作环境要求非常苛刻。在实际使用过程中半导体激光器很容易损坏。

相关技术中，通过在半导体激光器的直流电源供电电源接入端加上TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器）管和保险丝保护激光器，然而，若在电源供电端加入干扰或者电源连接处出现松动或接触不良的情况时，上电瞬间的浪涌会通过电力线作用在激光器上，导致激光器发生不可逆的损伤，无法正常使用甚至完全损坏，并且在断电过程中产生的浪涌冲击，也会对激光器造成不可逆的损坏。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种激光器的控制保护电路，可以抑制电源上电或者下电瞬间浪涌，对后续电路供电缓慢输出，进而可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击，同时保证驱动电路内部电子开关管开启或关闭瞬间产生的脉冲尖峰不会对激光器造成冲击影响。

本发明的第二个目的在于提出一种激光器。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种激光器的控制保护电路，其中，所述控制保护电路包括：电源接入保护模块，所述电源接入保护模块的输入端与供电电源连接，用于对所述供电电源进行预处理；电源缓输出模块，所述电源缓输出模块的输入端与所述电源接入保护模块的输出端连接，所述电源缓输出模块的第一输出端与所述激光器的驱动模块连接，以向所述驱动模块进行供电；激光器电源延迟缓输出模块，所述激光器电源延迟缓输出模块的输入端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述激光器电源延迟缓输出模块的输出端与所述激光器连接，以向所述激光器进行供电，所述激光器电源延迟缓输出模块被配置为控制所述激光器后于所述驱动模块上电且先于所述驱动模块下电。

根据本发明实施例的激光器的控制保护电路，可以抑制电源上电或者下电瞬间浪涌，对后续电路供电缓慢输出，进而可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击，同时保证驱动电路内部电子开关管开启或关闭瞬间产生的脉冲尖峰不会对激光器造成冲击影响。

另外，根据本发明上述实施例的激光器的控制保护电路，还可以包括如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，控制保护电路还包括：电源保护模块，所述电源保护模块设置在所述供电电源和所述电源接入保护模块之间，用于对输入所述电源接入保护模块的供电电源进行检测过滤，以保护所述电源接入保护模块。

根据本发明的一个实施例，所述电源保护模块包括：TVS二极管，所述TVS二极管的一端与所述供电电源连接，所述TVS二极管的另一端接地；保险丝，所述保险丝的一端与所述供电电源连接；第一电容，所述第一电容的一端与所述保险丝的另一端连接，所述第一电容的另一端接地；第二电容，所述第二电容的正极与所述第一电容的一端连接，所述第二电容的负极接地。

根据本发明的一个实施例，所述电源接入保护模块包括滤波单元、防反接单元和热插拔控制单元，其中，所述滤波单元包括：第三电容，所述第三电容的一端与所述第二电容的正极连接，所述第三电容的另一端接地；第一电感，所述第一电感的一端与所述第三电容的一端连接；第四电容，所述第四电容的一端与所述第一电感的另一端连接并具有第一节点，所述第四电容的另一端接地；第五电容，所述第五电容与所述第四电容并联连接；第一电阻，所述第一电阻与所述第五电容并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述防反接单元包括：第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述第一节点连接；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的控制端连接；稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述第二电阻的一端连接，所述稳压二极管的阳极与所述第二电阻的另一端连接；第六电容，所述第六电容的一端分别与所述稳压二极管的阴极和热插拔单元连接，所述第六电容的另一端接地；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一开关管的控制端连接；二极管，所述二极管的阳极与所述第三电阻的另一端连接，所述二极管的阴极接地。

根据本发明的一个实施例，所述热插拔控制单元包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第六电容的一端连接；第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻、第六电阻和第七电阻串联形成第一串联支路，所述第一串联支路的一端与所述第六电容的一端连接，所述第一串联支路的另一端接地；热插拔控制芯片，所述热插拔控制芯片的OV引脚与所述第六电阻和所述第七电阻之间的连接线连接，所述热插拔控制芯片的SENSE引脚与所述第四电阻的另一端连接，所述热插拔控制芯片的PG引脚与所述电源缓输出模块连接；第七电容，所述第七电容的一端与所述热插拔控制芯片的TIMER引脚连接，所述第七电容的另一端接地；第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第二开关管的控制端与所述热插拔控制芯片的GATE引脚连接，所述第二开关管的第二端与所述热插拔控制芯片的OUT引脚连接；第八电容和第九电容，所述第八电容和第九电容并联形成第一并联支路，所述第一并联支路的一端分别与所述第二开关管的第二端和所述电源缓输出模块连接，所述第一并联支路的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，所述电源缓输出模块包括：第一控制芯片，所述第一控制芯片的VIN引脚与所述第一并联支路的一端连接，所述第一控制芯片的EN/UVLO引脚通过第八电阻与所述热插拔控制芯片的PG引脚连接；第十电容，所述第十电容的一端与所述第一控制芯片的VIN引脚连接，所述第十电容的另一端接地；第十一电容，所述第十一电容的一端与所述第一控制芯片的CT引脚连接，所述第十一电容的另一端接地；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一控制芯片的QOD引脚连接，所述第九电阻的另一端与所述第一控制芯片的VOUT引脚连接；第十二电容，所述第十二电容的正极与所述第九电阻的另一端连接，所述第十二电容的负极接地；第十三电容，所述第十三电容的一端与所述第十二电容的正极连接并具有第二节点，所述第十三电容的另一端接地，且所述第二节点被配置为所述电源缓输出模块的第一输出端和第二输出端。

根据本发明的一个实施例，所述激光器电源延迟缓输出模块包括延迟单元和缓输出单元，其中，所述延迟单元包括：第二控制芯片，所述第二控制芯片的VCC引脚与所述电源缓输出模块的第二输出端连接；第十四电容，所述第十四电容的正极与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第十四电容的负极与所述第二控制芯片的THRES引脚连接并具有第三节点；第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述第十电阻、第十一电阻和第十二电阻并联形成第二并联支路，所述第二并联支路的一端分别与所述第三节点和所述第二控制芯片的TRIG引脚连接，所述第二并联支路的另一端接地；第三开关管，所述第三开关管的控制端与所述第二控制芯片的OUT引脚连接，所述第三开关管的第一端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第三开关管的第二端通过第十三电阻接地；与门芯片，所述与门芯片的第一输入端与所述第三开关管的第二端连接，所述与门芯片的输出端与所述缓输出单元连接；第十四电阻和第十五电阻，所述第十四电阻和第十五电阻串联形成第二串联支路，所述第二串联支路的一端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第二串联支路的另一端接地，且所述第十四电阻和第十五电阻之间的连接点与所述与门芯片的第二输入端连接。

根据本发明的一个实施例，所述缓输出单元包括：第三控制芯片，所述第三控制芯片的VIN引脚与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第三控制芯片的VOUT引脚被配置为所述激光器电源延迟缓输出模块的输出端；第四开关管，所述第四开关管的第一端与所述第三控制芯片的ADJ引脚连接，所述第四开关管的第二端接地；第十六电阻，所述第十六电阻的一端与所述第三控制芯片的VOUT引脚连接，所述第十六电阻的另一端与所述第四开关管的第一端连接；第十七电阻，所述第十七电阻的一端与所述第十六电阻的另一端连接，所述第十七电阻的另一端接地；第十五电容和第十六电容，所述第十五电容和第十六电容并联形成第三并联支路，所述第三并联支路的一端与所述第四开关管的控制端连接，所述第三并联支路的另一端接地；第十八电阻，所述第十八电阻的一端与所述第三并联支路的一端连接，所述第十八电阻的另一端与所述与门芯片的输出端连接。

为了达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种激光器，其中，所述激光器包括前述的激光器的控制保护电路。

根据本发明实施例提出的激光器，通过采用上述本发明实施例的激光器的控制保护电路，可以抑制电源上电或者下电瞬间浪涌，对后续电路供电缓慢输出，进而可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击，同时保证驱动电路内部电子开关管开启或关闭瞬间产生的脉冲尖峰不会对激光器造成冲击影响。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例中激光器的控制保护电路的方框示意图；

图2是根据本发明实施例中激光器的控制保护电路的具体电路原理图；

图3是根据本发明实施例中热插拔控制单元的电路原理图；

图4是根据本发明实施例中电源缓输出模块的电路原理图；

图5是根据本发明实施例中延迟单元的电路原理图；

图6是根据本发明实施例中缓输出单元的电路原理图；

图7是根据本发明实施例中激光器的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的激光器的控制保护电路和激光器。

图1是根据本发明实施例中激光器的控制保护电路的方框示意图，

具体地，如图1所示，激光器的控制保护电路100包括：

电源接入保护模块10，电源接入保护模块10的输入端与供电电源20连接，用于对供电电源20进行预处理；

电源缓输出模块30，电源缓输出模块30的输入端与电源接入保护模块10的输出端连接，电源缓输出模块30的第一输出端与激光器的驱动模块40连接，以向驱动模块40进行供电；

激光器电源延迟缓输出模块50，激光器电源延迟缓输出模块50的输入端与电源缓输出模块30的第二输出端连接，激光器电源延迟缓输出模块50的输出端与激光器60连接，以向激光器60进行供电，激光器电源延迟缓输出模块50被配置为控制激光器60后于驱动模块40上电且先于驱动模块40下电。

进一步地，在本发明的一些实施例中，如图1所示，激光器的控制保护电路还包括：电源保护模块70，电源保护模块70设置在供电电源20和电源接入保护模块10之间，用于对输入电源接入保护模块10的供电电源进行检测过滤，以保护电源接入保护模块10。

进一步地，在本发明的一些实施例中，电源保护模块包括：TVS二极管，TVS二极管的一端与供电电源连接，TVS二极管的另一端接地；保险丝，保险丝的一端与供电电源连接；第一电容，第一电容的一端与保险丝的另一端连接，第一电容的另一端接地；第二电容，第二电容的正极与第一电容的一端连接，第二电容的负极接地。

具体地，在该实施例中，如图2所示，TVS二极管D1的一端与供电电源DCVIN连接，TVS二极管D1的另一端接地，保险丝F1的一端与供电电源DCVIN连接，第一电容C1的一端与保险丝F1的另一端连接，第一电容C1的另一端接地，第二电容C2的正极与第一电容C1的一端连接，第二电容C2的负极接地。需要说明的是，由TVS二极管D1、保险丝F1、第一电容C1和第二电容C2组成的电路可以对供电电源DCVIN进行检测过滤，以保护电源接入保护模块。

需要说明的是，在电源保护模块的电路中检测到瞬态电压过高时，TVS二极管D1迅速导通，将过高的电压引导到地线上，从而保护电路中后续元件不受损坏，并在电路中的电流超过保险丝F1的额定值的时候，保险丝F1会熔断，从而切断整个电路，起到保护作用。

进一步地，在本发明的一些实施例中，电源接入保护模块包括滤波单元、防反接单元和热插拔控制单元，其中，滤波单元包括：第三电容，第三电容的一端与第二电容的正极连接，第三电容的另一端接地；第一电感，第一电感的一端与第三电容的一端连接；第四电容，第四电容的一端与第一电感的另一端连接并具有第一节点，第四电容的另一端接地；第五电容，第五电容与第四电容并联连接；第一电阻，第一电阻与第五电容并联连接。

具体地，在该实施例中，如图2所示，第三电容C3的一端与第二电容C2的正极连接，第三电容C3的另一端接地，第一电感L1的一端与第三电容C3的一端连接，第四电容C4的一端与第一电感L1的另一端连接并具有第一节点P1，第四电容C4的另一端接地，第五电容C5与第四电容C4并联连接，第一电阻R1与第五电容C5并联连接。

需要说明的是，第三电容C3、第一电感L1和第四电容C4组成的Pi型LC滤波电路，可以抑制电磁干扰，并为直流电源输出提供低阻抗路径，第一电阻R1和第五电容C5可以为Pi型LC滤波电路提供续流路径。

进一步地，在本发明的一些实施例中，防反接单元包括：第一开关管，第一开关管的第一端与第一节点连接；第二电阻，第二电阻的一端与第一开关管的第二端连接，第二电阻的另一端与第一开关管的控制端连接；稳压二极管，稳压二极管的阴极与第二电阻的一端连接，稳压二极管的阳极与第二电阻的另一端连接；第六电容，第六电容的一端分别与稳压二极管的阴极和热插拔单元连接，第六电容的另一端接地；第三电阻，第三电阻的一端与第一开关管的控制端连接；二极管，二极管的阳极与第三电阻的另一端连接，二极管的阴极接地。

具体地，在该实施例中，如图2所示，第一开关管Q1的第一端与第一节点P1连接，第二电阻R2的一端与第一开关管Q1的第二端连接，第二电阻R2的另一端与第一开关管Q1的控制端连接，稳压二极管D2的阴极与第二电阻R2的一端连接，稳压二极管D2的阳极与第二电阻R2的另一端连接，第六电容C6的一端分别与稳压二极管D2的阴极和热插拔单元连接，第六电容C6的另一端接地，第三电阻R3的一端与第一开关管Q1的控制端连接，二极管D3的阳极与第三电阻R3的另一端连接，二极管D3的阴极接地。

需要说明的是，第一开关Q1优选为PMOS管，在电源正确接入时，电源正常对激光器进行供电，在电源正负极反接时，PMOS管断开电路从而保护激光器和相关元器件。例如，当供电电源为+12V时，测试点VIN2处的电压从PMOS管的D极经过内部体二极管道S极，因为体二极管有一个0.7V的压降，所以S极的电压为VIN3 =12-0.7V，PMOS管的G极和S极之间的电压Ugs=-11.3V，所以PMOS管导通，这时候PMOS管的D极和S极之间的导通压降很小，体二极管也就截止了，所以输出VIN3为12V。当电源接反时，二极管D3反向电压不导通，PMOS管的G极和S极之间的电压VGS=0，同时体二极管两端D极电压VD等于S极电压VS也不导通，PMOS管是不会导通的，所以保护了后级的电路，还通过设置稳压二极管D2为后续热插拔电路稳定输出电压，保证电源供电稳定性。其中，PMOS管的D极为漏极，S极为源极，G极为栅极。

进一步地，在本发明的一些实施例中，热插拔控制单元包括：第四电阻，第四电阻的一端与第六电容的一端连接；第五电阻、第六电阻和第七电阻，第五电阻、第六电阻和第七电阻串联形成第一串联支路，第一串联支路的一端与第六电容的一端连接，第一串联支路的另一端接地；热插拔控制芯片，热插拔控制芯片的OV引脚与第六电阻和第七电阻之间的连接线连接，热插拔控制芯片的SENSE引脚与第四电阻的另一端连接，热插拔控制芯片的PG引脚与电源缓输出模块连接；第七电容，第七电容的一端与热插拔控制芯片的TIMER引脚连接，第七电容的另一端接地；第二开关管，第二开关管的第一端与第四电阻的另一端连接，第二开关管的控制端与热插拔控制芯片的GATE引脚连接，第二开关管的第二端与热插拔控制芯片的OUT引脚连接；第八电容和第九电容，第八电容和第九电容并联形成第一并联支路，第一并联支路的一端分别与第二开关管的第二端和电源缓输出模块连接，第一并联支路的另一端接地。

具体地，在该实施例中，如图2和图3所示，图2中的VIN3与图3中的VIN3连接，第四电阻R4的一端与第六电容C6的一端连接，第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7串联形成第一串联支路，第一串联支路的一端与第六电容C6的一端连接，第一串联支路的另一端接地，热插拔控制芯片PU1的OV引脚与第六电阻R6和第七电阻R7之间的连接线连接，热插拔控制芯片PU1的SENSE引脚与第四电阻R4的另一端连接，热插拔控制芯片PU1的PG引脚与电源缓输出模块连接，第七电容C7的一端与热插拔控制芯片PU1的TIMER引脚连接，第七电容C7的另一端接地，第二开关管Q2的第一端与第四电阻R4的另一端连接，第二开关管Q2的控制端与热插拔控制芯片PU1的GATE引脚连接，第二开关管Q2的第二端与热插拔控制芯片PU1的OUT引脚连接，第八电容C8和第九电容C9并联形成第一并联支路，第一并联支路的一端分别与第二开关管Q2的第二端和电源缓输出模块连接，第一并联支路的另一端接地。

需要说明的是，第二开关管Q2优选为NMOS管，在VIN3出的接口带电插入的时候，热插拔控制芯片PU1的TIMER引脚设定的定时器开始一个防抖定时Ton，在经过以25uA充电到4V的时间后，热插拔控制芯片PU1的Gate引脚电压开始被内部恒流源驱动，在达到最小的NMOS管开启门槛电压以后，检测点VIN4出的电压开始对第八电容C8和第九电容C9充电，流过NMOS管的电流开始增加，同时在刚开始充电瞬间，NMOS管的D极和S极之间的电压VDS等于检测点VIN4处的电压，在NMOS管的D极和S极之间的电压VDS乘以流过的电流达到功率设置点的时候，内部的功率限制控制会根据D极和S极之间的电压VDS变化来调节Gate电压，以使流过的电流I与D极和S极之间的电压VDS的乘积保持为一个常数。当D极和S极之间的电压VDS持续的下降的时候，电流会持续增加，当电流达到电流限制点I_LIM的时候，功率限制会退出并由电流限制来接管控制Gate电压，最终完成热拔插的过程。若检测点VIN3处输入的电压值超过热插拔控制芯片PU1的OV引脚设定值Vovp，会发生保护，若仍在定时器时间Ton内则会重启再次检测。期间，定时器一直是在持续充电的，定时器的设定是以最恶劣的充电状况来设置的，如果热插拔的建立时间超过定时器时间，热插拔控制芯片PU1会进入保护，暂不对后级电路输出，其中，NMOS管的D极为漏极，S极为源极，G极为栅极。

热插拔控制芯片PU1的OV引脚设定值Vovp由以下公式计算得出：

电流限制点I_LIM由以下公式计算得出：

防抖定时Ton由以下公式计算得出：

其中，芯片手册查询给出的=4V,/>=25uA。

可选地，在该实施例中，如图3所示，热插拔控制芯片PU1的外围还设置有第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24和第二十五电阻R25，第十七电容C17和第十八电容C18，肖特基二极管D4，其中，第十九电阻R19的一端与第五电阻R5的一端连接，第十九电阻R19的另一端与第二十电阻R20和第二十一电阻R21进行串联连接，第二十二电阻R22的一端与热插拔控制芯片PU1的VREF引脚进行连接，第二十二电阻R22的另一端分别与热插拔控制芯片PU1的PROG引脚和第二十三电阻R23一端连接，第二十三电阻R23的另一端接地，第二十四电阻R24与热插拔控制芯片PU1的PG引脚连接，第二十五电阻R25的一端与热插拔控制芯片PU1的OUT引脚连接，第二十五电阻R25的另一端与第二开关管Q2的G极连接，第十七电容C17的一端分别与热插拔控制芯片PU1的UVEN引脚和第二十电阻R20和第二十一电阻R21的连接点连接，第十七电容C17的另一端接地，第十八电容C18的一端接地，第十八电容C18的另一端分别与热插拔控制芯片PU1的VCC引脚和第四电阻R4的一端连接，肖特基二极管D4与第四电阻R4的一端连接。

进一步地，在本发明的一些实施例中，电源缓输出模块包括：第一控制芯片，第一控制芯片的VIN引脚与第一并联支路的一端连接，第一控制芯片的EN/UVLO引脚通过第八电阻与热插拔控制芯片的PG引脚连接；第十电容，第十电容的一端与第一控制芯片的VIN引脚连接，第十电容的另一端接地；第十一电容，第十一电容的一端与第一控制芯片的CT引脚连接，第十一电容的另一端接地；第九电阻，第九电阻的一端与第一控制芯片的QOD引脚连接，第九电阻的另一端与第一控制芯片的VOUT引脚连接；第十二电容，第十二电容的正极与第九电阻的另一端连接，第十二电容的负极接地；第十三电容，第十三电容的一端与第十二电容的正极连接并具有第二节点，第十三电容的另一端接地，且第二节点被配置为电源缓输出模块的第一输出端和第二输出端。

具体地，在该实施例中，如图4所示，第一控制芯片U1的VIN引脚与第一并联支路的一端连接，第一控制芯片U1的EN/UVLO引脚通过第八电阻R8与热插拔控制芯片PU1的PG引脚连接，第十电容C10的一端与第一控制芯片U1的VIN引脚连接，第十电容C10的另一端接地，第十一电容C11的一端与第一控制芯片U1的CT引脚连接，第十一电容C11的另一端接地，第九电阻R9的一端与第一控制芯片U1的QOD引脚连接，第九电阻R9的另一端与第一控制芯片U1的VOUT引脚连接，第十二电容C12的正极与第九电阻R9的另一端连接，第十二电容C12的负极接地，第十三电容C13的一端与第十二电容C12的正极连接并具有第二节点P2，第十三电容C13的另一端接地，且第二节点P2被配置为电源缓输出模块的第一输出端VOUT_DR和第二输出端VIN_LD。

需要说明的是，如图3和图4所示，当热插拔控制单元输出的电压VIN5正常时，热插拔控制芯片PU1的PG引脚的EN_PG输出使能至第一控制芯片U1，第一控制芯片U1具有可配置的上升时间并集成有快速输出放电 (QOD) 功能。该电路可配置上升时间可大幅降低后级大容量负载电容所产生的浪涌电流，从而降低或消除电源压降。欠压闭锁用于在 VIN5处的电压降至阈值以下时关闭器件，以确保下游电路不会因为供电电压低于预期值而损坏。可配置的快速输出放电 (QOD) 引脚控制器件的下降时间，以便针对掉电进行灵活设计，其中，可以通过设置第九电阻R9的电阻值来控制器件的下降时间。

其中第十电容C10为输入电容起到输入缓冲作用，第八电阻R8接入EN_PG信号起到限流的作用，并连接第一控制芯片U1的EN/UVLO引脚，第十一电容C11用于设定第一控制芯片U1缓输出的压摆率时间，第九电阻R9用于设定断电缓下降输出时间，第十二电容C12和第十三电容C13并联用于负载电容作用，同时与TP1、TP2导通测试点连接输出第一输出端VOUT_DR和第二输出端VIN_LD，第一输出端VOUT_DR连接激光器驱动电路并供电，第二输出端VIN_LD连接激光器并供电，其中，TP1、TP2导通测试点是电路设计过程中用来进行调试的。

当电压VIN5上电稳定，EN_PG电平使能有效时，第一控制芯片U1将以设置的压摆率SR缓慢通过第一输出端VOUT_DR和第二输出端VIN_LD进行输出，其中，压摆率SR设置使用如下公式：

当电压VIN5掉电时，因第一控制芯片U1的QOD引脚连接第九电阻R9配置了掉电下降时间，故第一输出端VOUT_DR和第二输出端VIN_LD的电压将以设定时间T缓慢下降至零伏。设定时间T的计算公式如下：

其中，ln9约等于2.197225。

进一步地，在本发明的一些实施例中，激光器电源延迟缓输出模块包括延迟单元和缓输出单元，其中，延迟单元包括：第二控制芯片，第二控制芯片的VCC引脚与电源缓输出模块的第二输出端连接；第十四电容，第十四电容的正极与电源缓输出模块的第二输出端连接，第十四电容的负极与第二控制芯片的THRES引脚连接并具有第三节点；第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，第十电阻、第十一电阻和第十二电阻并联形成第二并联支路，第二并联支路的一端分别与第三节点和第二控制芯片的TRIG引脚连接，第二并联支路的另一端接地；第三开关管，第三开关管的控制端与第二控制芯片的OUT引脚连接，第三开关管的第一端与电源缓输出模块的第二输出端连接，第三开关管的第二端通过第十三电阻接地；与门芯片，与门芯片的第一输入端与第三开关管的第二端连接，与门芯片的输出端与缓输出单元连接；第十四电阻和第十五电阻，第十四电阻和第十五电阻串联形成第二串联支路，第二串联支路的一端与电源缓输出模块的第二输出端连接，第二串联支路的另一端接地，且第十四电阻和第十五电阻之间的连接点与与门芯片的第二输入端连接。

具体地，在该实施例中，如图5所示，第二控制芯片U2的VCC引脚与电源缓输出模块的第二输出端连接，第十四电容C14的正极与电源缓输出模块的第二输出端连接，第十四电容C14的负极与第二控制芯片U2的THRES引脚连接并具有第三节点P3,第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12并联形成第二并联支路，第二并联支路的一端分别与第三节点P3和第二控制芯片U2的TRIG引脚连接，第二并联支路的另一端接地，第三开关管Q3的控制端与第二控制芯片U2的OUT引脚连接，第三开关管Q3的第一端与电源缓输出模块的第二输出端连接，第三开关管Q3的第二端通过第十三电阻接地，与门芯片U3的第一输入端与第三开关管Q3的第二端连接，与门芯片U3的输出端与缓输出单元连接，第十四电阻R14和第十五电阻R15串联形成第二串联支路，第二串联支路的一端与电源缓输出模块的第二输出端连接，第二串联支路的另一端接地，且第十四电阻R15和第十五电阻R15之间的连接点与与门芯片U3的第二输入端连接。

可选地，在该实施例中，如图5所示，第二控制芯片U2的外围还设置有第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28，第十九电容C19、第二十电容C20和第二十一电容C21，其中，第二十六电阻R26的一端与第二控制芯片U2的DISCH引脚连接，第二十六电阻R26的另一端接地，第二十七电阻R27的一端与第二控制芯片U2的OUT引脚连接，第二十七电阻R27的另一端与第三开关管Q3的控制端连接，第二十八电阻R28的一端与电源缓输出模块的第二输出端VIN_LD连接，第二十八电阻R28的另一端与第三开关管Q3的C极连接，第十九电容C19和第二十电容C20并联后，一端接地，另一端与第十四电容C14的正极连接，第二十一电容C21的一端与第二控制芯片U2的CONT引脚连接，第二十一电容C21的另一端接地。

进一步地，在本发明的一些实施例中，缓输出单元包括：第三控制芯片，第三控制芯片的VIN引脚与电源缓输出模块的第二输出端连接，第三控制芯片的VOUT引脚被配置为激光器电源延迟缓输出模块的输出端；第四开关管，第四开关管的第一端与第三控制芯片的ADJ引脚连接，第四开关管的第二端接地；第十六电阻，第十六电阻的一端与第三控制芯片的VOUT引脚连接，第十六电阻的另一端与第四开关管的第一端连接；第十七电阻，第十七电阻的一端与第十六电阻的另一端连接，第十七电阻的另一端接地；第十五电容和第十六电容，第十五电容和第十六电容并联形成第三并联支路，第三并联支路的一端与第四开关管的控制端连接，第三并联支路的另一端接地；第十八电阻，第十八电阻的一端与第三并联支路的一端连接，第十八电阻的另一端与与门芯片的输出端连接。

具体地，在该实施例中，如图6所示，第三控制芯片PU2的VIN引脚与电源缓输出模块的第二输出端连接，第三控制芯片PU2的VOUT引脚被配置为激光器电源延迟缓输出模块的输出端，第四开关管Q4的第一端与第三控制芯片PU2的ADJ引脚连接，第四开关管Q4的第二端接地，第十六电阻R16的一端与第三控制芯片PU2的VOUT引脚连接，第十六电阻R16的另一端与第四开关管Q4的第一端连接，第十七电阻R17的一端与第十六电阻R16的另一端连接，第十七电阻R17的另一端接地，第十五电容C15和第十六电容C16并联形成第三并联支路，第三并联支路的一端与第四开关管Q4的控制端连接，第三并联支路的另一端接地，第十八电阻R18的一端与第三并联支路的一端连接，第十八电阻R18的另一端与与门芯片U3的输出端连接。

需要说明的是，第二输出端VIN_LD的电压经过第二控制芯片U2及外围电路组成的延迟电路，延迟一段时间后输出EN_LD使能信号，缓输出单元的第十八电阻R18的另一端连接EN_LD信号，当EN_LD信号为高电平时，由于第十五电容C15和第十六电容C16的存在会使第四开关管Q4缓慢关闭，第十七电阻R17开始起作用，直至四开关管Q4关闭，最终第三控制芯片PU2按照第十六电阻R16和第十七电阻R17分压设置输出满足激光器要求的电压VOUT_LD。

第十四电容C14、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12组成RC延迟电路设置延迟时间T的计算控制如下：

其中，表示第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12相互并联后的总电阻。

当第二输出端VIN_LD电源接通后，第十四电容C14充电视为通路，第二控制芯片U2的TRIG引脚pin2和THRES引脚pin6处于高电平，OUT引脚pin3输出关闭，第十四电容C14充电过程TRIG引脚pin2和THRES引脚pin6的电平缓慢下降，直至TRIG引脚pin2和THRES引脚pin6的电位低于第二输出端VIN_LD的电压的三之一时（VIN_LD处的电压除以三），OUT引脚pin3控制第三开关管Q3打开输出Delay_EN信号高电平，并一直保持下去。第二输出端VIN_LD电压还经过第十四电阻R14和第十五电阻R15分压后输出的Vin_EN信号，其中，Delay_EN信号和Vin_EN信号分别接入与门芯片U3的A端和B端，与门芯片U3的Y端输出EN_LD信号连接第四开关管Q4的基极，当Delay_EN信号和Vin_EN信号均为高电平时，与门芯片U3的Y端才为高电平，当与门芯片U3的Y端输出高电平时，由于第十八电阻R18、第十五电容C15和第十六电容C16的存在，第四开关管Q4执行缓慢关闭，第三控制芯片PU2缓慢输出VOUT_LD电压连接激光器。

其中，VOUT_LD电压计算公式如下：

当外部电源突然断开时，由于电源缓输出模块的存在，第二输出端VIN_LD和和第一输出端VOUT_DR的电压会缓慢下降，当第二输出端VIN_LD的电压下降至经过第十四电阻R14和第十五电阻R15分压后的值为0.8V以下时，与门芯片U3的Y端输出为低电平，由于第十八电阻R18、第十五电容C15和第十六电容C16的存在，第四开关管Q4执行缓慢开启，第三控制芯片PU2缓慢下降输出VOUT_LD电压直至连接至激光器的供电电压为零伏，同时需要匹配第十四电阻R14和第十五电阻R15分压值，以及第一控制芯片U1的QOD引脚连接的第九电阻R9的电阻值，保证与激光器连接的电压VOUT_LD先下降至零，第二输出端VIN_LD和第一输出端VOUT_DR的电压再下降至零伏，即激光器先下电，驱动电路后下电的原则。

可选地，在该实施例中，第三控制芯片PU2的外围还设置有第二十九电阻R29、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25和第二十六电容C26，其中，第二十九电阻R29的一端与第四开关管Q4的第一端连接，第二十九电阻R29的另一端与第四开关管Q4的控制端连接，第二十二电容C22和第二十三电容C23并连后的一端接地，另一端与第三控制芯片PU2的VIN引脚连接，第二十四电容C24、第二十五电容C25和第二十六电容C26并联后的第一端与第三控制芯片PU2的VOUT引脚连接，另一端接地。

综上，根据本发明实施例的激光器的控制保护电路，可以抑制电源上电或者下电瞬间浪涌，对后续电路供电缓慢输出，进而可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击，同时保证驱动电路内部电子开关管开启或关闭瞬间产生的脉冲尖峰不会对激光器造成冲击影响。

图7是根据本发明实施例中激光器的方框示意图。

如图7所示，激光器1000包括上述本发明实施例的激光器的控制保护电路100。

根据本发明实施例提出的，根据本发明实施例提出的激光器，通过采用上述本发明实施例的激光器的控制保护电路，可以抑制电源上电或者下电瞬间浪涌，对后续电路供电缓慢输出，进而可以避免激光器和驱动电路遭受电源电力线浪涌冲击，同时保证驱动电路内部电子开关管开启或关闭瞬间产生的脉冲尖峰不会对激光器造成冲击影响。

另外，本发明实施例的激光器的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。而且，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种激光器的控制保护电路，其特征在于，所述控制保护电路包括：

电源接入保护模块，所述电源接入保护模块的输入端与供电电源连接，用于对所述供电电源进行预处理；

电源缓输出模块，所述电源缓输出模块的输入端与所述电源接入保护模块的输出端连接，所述电源缓输出模块的第一输出端与所述激光器的驱动模块连接，以向所述驱动模块进行供电；

激光器电源延迟缓输出模块，所述激光器电源延迟缓输出模块的输入端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述激光器电源延迟缓输出模块的输出端与所述激光器连接，以向所述激光器进行供电，所述激光器电源延迟缓输出模块被配置为控制所述激光器后于所述驱动模块上电且先于所述驱动模块下电；

所述激光器电源延迟缓输出模块包括延迟单元和缓输出单元，其中，所述延迟单元的输入端和所述缓输出单元的第一输入端分别与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述延迟单元的输出端与所述缓输出单元的第二输入端连接，所述缓输出单元的输出端作为所述激光器电源延迟缓输出模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的控制保护电路，其特征在于，所述控制保护电路还包括：

电源保护模块，所述电源保护模块设置在所述供电电源和所述电源接入保护模块之间，用于对输入所述电源接入保护模块的供电电源进行检测过滤，以保护所述电源接入保护模块。

3.根据权利要求2所述的控制保护电路，其特征在于，所述电源保护模块包括：

TVS二极管，所述TVS二极管的一端与所述供电电源连接，所述TVS二极管的另一端接地；

保险丝，所述保险丝的一端与所述供电电源连接；

第一电容，所述第一电容的一端与所述保险丝的另一端连接，所述第一电容的另一端接地；

第二电容，所述第二电容的正极与所述第一电容的一端连接，所述第二电容的负极接地。

4.根据权利要求3所述的控制保护电路，其特征在于，所述电源接入保护模块包括滤波单元、防反接单元和热插拔控制单元，其中，所述滤波单元包括：

第三电容，所述第三电容的一端与所述第二电容的正极连接，所述第三电容的另一端接地；

第一电感，所述第一电感的一端与所述第三电容的一端连接；

第四电容，所述第四电容的一端与所述第一电感的另一端连接并具有第一节点，所述第四电容的另一端接地；

第五电容，所述第五电容与所述第四电容并联连接；

第一电阻，所述第一电阻与所述第五电容并联连接。

5.根据权利要求4所述的控制保护电路，其特征在于，所述防反接单元包括：

第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述第一节点连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的控制端连接；

稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述第二电阻的一端连接，所述稳压二极管的阳极与所述第二电阻的另一端连接；

第六电容，所述第六电容的一端分别与所述稳压二极管的阴极和热插拔单元连接，所述第六电容的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一开关管的控制端连接；

二极管，所述二极管的阳极与所述第三电阻的另一端连接，所述二极管的阴极接地。

6.根据权利要求5所述的控制保护电路，其特征在于，所述热插拔控制单元包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第六电容的一端连接；

第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻、第六电阻和第七电阻串联形成第一串联支路，所述第一串联支路的一端与所述第六电容的一端连接，所述第一串联支路的另一端接地；

热插拔控制芯片，所述热插拔控制芯片的OV引脚与所述第六电阻和所述第七电阻之间的连接线连接，所述热插拔控制芯片的SENSE引脚与所述第四电阻的另一端连接，所述热插拔控制芯片的PG引脚与所述电源缓输出模块连接；

第七电容，所述第七电容的一端与所述热插拔控制芯片的TIMER引脚连接，所述第七电容的另一端接地；

第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第二开关管的控制端与所述热插拔控制芯片的GATE引脚连接，所述第二开关管的第二端与所述热插拔控制芯片的OUT引脚连接；

第八电容和第九电容，所述第八电容和第九电容并联形成第一并联支路，所述第一并联支路的一端分别与所述第二开关管的第二端和所述电源缓输出模块连接，所述第一并联支路的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的控制保护电路，其特征在于，所述电源缓输出模块包括：

第一控制芯片，所述第一控制芯片的VIN引脚与所述第一并联支路的一端连接，所述第一控制芯片的EN/UVLO引脚通过第八电阻与所述热插拔控制芯片的PG引脚连接；

第十电容，所述第十电容的一端与所述第一控制芯片的VIN引脚连接，所述第十电容的另一端接地；

第十一电容，所述第十一电容的一端与所述第一控制芯片的CT引脚连接，所述第十一电容的另一端接地；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一控制芯片的QOD引脚连接，所述第九电阻的另一端与所述第一控制芯片的VOUT引脚连接；

第十二电容，所述第十二电容的正极与所述第九电阻的另一端连接，所述第十二电容的负极接地；

第十三电容，所述第十三电容的一端与所述第十二电容的正极连接并具有第二节点，所述第十三电容的另一端接地，且所述第二节点被配置为所述电源缓输出模块的第一输出端和第二输出端。

8.根据权利要求7所述的控制保护电路，其特征在于，所述激光器电源延迟缓输出模块包括延迟单元和缓输出单元，其中，所述延迟单元包括：

第二控制芯片，所述第二控制芯片的VCC引脚与所述电源缓输出模块的第二输出端连接；

第十四电容，所述第十四电容的正极与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第十四电容的负极与所述第二控制芯片的THRES引脚连接并具有第三节点；

第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述第十电阻、第十一电阻和第十二电阻并联形成第二并联支路，所述第二并联支路的一端分别与所述第三节点和所述第二控制芯片的TRIG引脚连接，所述第二并联支路的另一端接地；

第三开关管，所述第三开关管的控制端与所述第二控制芯片的OUT引脚连接，所述第三开关管的第一端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第三开关管的第二端通过第十三电阻接地；

与门芯片，所述与门芯片的第一输入端与所述第三开关管的第二端连接，所述与门芯片的输出端与所述缓输出单元连接；

第十四电阻和第十五电阻，所述第十四电阻和第十五电阻串联形成第二串联支路，所述第二串联支路的一端与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第二串联支路的另一端接地，且所述第十四电阻和第十五电阻之间的连接点与所述与门芯片的第二输入端连接。

9.根据权利要求8所述的控制保护电路，其特征在于，所述缓输出单元包括：

第三控制芯片，所述第三控制芯片的VIN引脚与所述电源缓输出模块的第二输出端连接，所述第三控制芯片的VOUT引脚被配置为所述激光器电源延迟缓出模块的输出端；

第四开关管，所述第四开关管的第一端与所述第三控制芯片的ADJ引脚连接，所述第四开关管的第二端接地；

第十六电阻，所述第十六电阻的一端与所述第三控制芯片的VOUT引脚连接，所述第十六电阻的另一端与所述第四开关管的第一端连接；

第十七电阻，所述第十七电阻的一端与所述第十六电阻的另一端连接，所述第十七电阻的另一端接地；

第十五电容和第十六电容，所述第十五电容和第十六电容并联形成第三并联支路，所述第三并联支路的一端与所述第四开关管的控制端连接，所述第三并联支路的另一端接地；

第十八电阻，所述第十八电阻的一端与所述第三并联支路的一端连接，所述第十八电阻的另一端与所述与门芯片的输出端连接。

10.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括权利要求1-9中任一项所述的激光器的控制保护电路。