CN1404193A - 自动激光功率控制电路及其开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光二极管自动激光功率控制电路及其开关控制电路，其中此自动激光功率控制电路包括：反馈电路以及开关控制电路。而此开关控制电路包括：第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关、以及电阻。当第一控制信号致能时，使第一电子开关与第三电子开关导通，第二电子开关与第四电子开关关闭，反馈放大电路的信号连接至该驱动电路，进而驱动激光二极管。当第一控制信号禁能时，使第二电子开关与第四电子开关导通，第一电子开关与该第三电子开关关闭，利用电阻在驱动电路上所形成的电源，禁能驱动电路，激光二极管完全关闭。

Description

自动激光功率控制电路及其开关控制电路

技术领域

本发明涉及一种激光二极管的控制电路，且特别涉及一种自动激光功率控制电路及开关控制电路。

背景技术

目前的光驱内部的激光二极管驱动电路，都是利用一自动激光功率控制电路(Auto Laser Power Control，简称ALPC)内部的开关控制电路，激活(致能)或截止(禁能)激光二极管的驱动电路，也就是用来打开或是关闭激光二极管。参考图1，图1为常见激光二极管自动激光功率电路的开关控制电路与整个激光二极管驱动系统的关系电路图。激光二极管141光耦合至感光二极管111，也就是说，感光二极管111可将发光二极管141所发出的光强度转换成电性信号，再通过反馈放大电路进行闭环控制，以达成功率控制的目的。其中，在某些情况下制作于芯片内的常见自动激光功率控制电路303与印刷电路板上激光二极管驱动电路304的电源VDD1均为5伏特。当控制信号LDEN是高电位的时候，P型晶体管161不导通，利用激光二极管驱动电路304电源VDD5所形成的一个偏压电路，而使晶体管171动作，电感131有电流流过，使得激光二极管(Laser Diode)141具激光发光特性；当控制信号LDEN为低电位的时候，晶体管161导通，常见开关控制电路302电源VDD5在节点Y1的电位几乎等于开关控制电路303电源VDD5，便不能形成一偏压电路而使晶体管1 7 1截止，其集极端没有电流流出，激光二极管141不具激光发光特性。

不过由于目前电路在设计上操作速度要求愈来愈高，而消耗的功率也要求越来越少，因此所需要的电源值自然也减少。或者，因为制作过程缩减，芯片上某些电源也需跟着用较小电源。也因为如此，自动激光功率控制电路上所需要的电源，就有可能使用较小的电源。举例来说并参考图1，如果自动激光功率控制电路上所需要的电源VDD2由5伏特改为3.3伏特的VDD3，当控制信号LDEN为高电位时，整个电路运作没问题；可是当控制信号LDEN为低电位时，节点Y1电位(3.3伏特)与激光二极管驱动电路304电源VDD5的电位(5伏特)具有压差，此时提供给激光二极管141的电流仍然有数十毫安(假设激光二极管驱动电路304中的PNP型BJT晶体管171的电流增益为250，则通过激光二极管的操作电流仍有14.4325mA)。此操作电流便会使得激光二极管并非完全关闭而具有LED的特性。如此一来，激光二极管141就会因为每次关闭的不完全，造成其使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自动激光功率控制电路及其开关控制电路，在自动激光功率控制电路与驱动电路不同电源的情况下，可以使得激光二极管完全的关闭，延长其使用的寿命。

本发明公开了一种自动激光功率控制电路，其接受光感应电路的光强度反馈信号以及光耦合信号，以控制驱动电路，进而驱动激光二极管发光。此自动激光功率控制电路至少包括：反馈放大电路以及开关控制电路。其中的反馈放大电路耦接至上述光感应电路，用以接受并依据光耦合信号，来正确驱动激光二极管发光。此反馈放大电路并接受上述光强度反馈信号，以调整激光二极管发射的光功率。上述的开关控制电路耦接至第一电源、驱动电路以及上述反馈放大电路，用以接受第一控制信号的控制，来致能或禁能驱动电路。当第一控制信号禁能时，此开关控制电路使反馈放大电路不连接至驱动电路，并且提供出一个等效电阻，使上述第一电源经此等效电阻连接至驱动电路，进而使驱动电路不提供电流给激光二极管。

本发明所提供的开关控制电路应用于激光二极管驱动系统中的自动激光功率控制电路中，此开关控制电路耦接至驱动电路以及反馈放大电路，此开关控制电路包括：第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关以及电阻。上述这些电子开关都至少具有第一连接端、第二连接端以及控制端。其中第一电子开关的第一连接端耦接至反馈放大电路，第二电子开关的第一连接端耦接至第一电源，第三电子开关的第二连接端耦接至驱动电路，而第一电子开关的第二连接端、第二电子开关的第二连接端、第三电子开关的第一连接端以及第四电子开关的第一连接端耦接在一起。上述电阻同样具有第一端及第二端，而此电阻的第一端耦接至第四电子开关的第二连接端，此电阻的第二端耦接至第三电子开关的第二连接端。

上述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关以及第四电子开关各自的控制端耦接至第一控制信号。当此第一控制信号致能时，此开关控制电路会使第一电子开关与第三电子开关导通，并且使第二电子开关与第四电子开关关闭，故反馈放大电路的信号可连接至驱动电路。当第一控制信号禁能时，此开关控制电路会使第二电子开关与第四电子开关导通，且第一电子开关与第三电子开关关闭，故第一电源经此电阻连接至驱动电路，进而使驱动电路不提供电流给激光二极管。

本发明的较佳实施例中所提供的开关控制电路，其中此第二电子开关使用第一晶体管，而第三电子开关系使用第二晶体管，且第一晶体管与第二晶体管的型态不同，本实施例特别选用P型MOS晶体管为第一晶体管、N型MOS晶体管为第二晶体管。而本发明的较佳实施例中的第一电子开关为第一传输门，第四电子开关为第二传输门，此第一传输门与第二传输门还接受第二控制信号控制，此第二控制信号与第一控制信号为反相。在较佳实施例中，当第一控制信号为高电位时，第一传输门以及第二晶体管导通，而第一晶体管以及第二传输门不导通。当第一控制信号为低电位时，第一晶体管以及第二传输门导通，第一传输门以及第二晶体管不导通。

综上所述，本发明以四个电子开关以及一个电阻构成自动激光功率控制电路的开关控制电路。其中利用电阻在驱动电路上所形成的电源，禁能此驱动电路，使得激光二极管完全关闭。即本发明可以使得激光二极管在其自动激光功率控制电路与驱动电路电源的电源值不同的情况下，能完全的关闭，进而延长其使用的寿命。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为常见激光二极管自动激光功率电路的开关控制电路与整个激光二极管驱动系统的关系电路图；

图2为本发明的一较佳实施例的一种应用于光驱的激光二极管驱动系统的电路图；

图3A为当LDEN为致能时，图2的开关控制电路的等效电路图；以及

图3B为当LDEN为禁能时，图2的开关控制电路的等效电路图。标号说明

106，108，121，201，211，213：电阻

181：可变电阻

105，107，221，222：电容

131，231：电感

141，241：激光二极管

111：感光二极管

161，261，262：晶体管

171，271：BJT晶体管

281，282：传输门

151，301：反馈放大电路

302：常见控制电路

303：常见自动激光功率控制电路

304：驱动电路

305：本发明较佳实施例的开关控制电路

306：光感应电路

307：激光二极管驱动系统

308：本发明较佳实施例的自动激光功率控制电路

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明的一较佳实施例的一种应用于光驱的激光二极管驱动系统的电路图。

本发明的自动激光功率控制电路308，由反馈放大电路301以及开关控制电路305构成。其中，反馈放大电路301耦接至开关控制电路305以及光感应电路306，而开关控制电路305则又耦接驱动电路304。上述的各种电路与被驱动的激光二极管241构成整个激光二极管驱动系统307。

本实施例的自动激光功率控制电路308使用第一电源VDD3，例如：3.3V，且同时接受第一控制信号LDEN以及第二控制信号LDENB做为开关控制，第二控制信号LDENB为第一控制信号LDEN的反相，而驱动电路304则使用第二电源VDD5，例如：5.0V。

本实施例中，当第一控制信号LDEN为高电位(第二控制信LDENB号为低电位时)，该反馈放大电路301的信号可连接至该驱动电路，也就是自动激光功率控制电路308致能驱动电路304，进而驱动激光二极管。

当第一控制LDEN信号低电位(第二控制信号LDENB高电位时)，开关控制电路305将提供一有效高阻抗的等效电阻，使得驱动电路304禁能，能够完全关闭激光二极管241。

其中自动激光功率控制电路308的开关控制电路305由4个电子开关281，282、261，262以及1个电阻211所构成。而此较佳实施例的电子开关261采用P型MOS晶体管，电子开关262系采用N型MOS晶体管，而电子开关281，282则是采用两个控制端的传输门。

其中，此开关控制电路305耦接反馈放大电路301，以及驱动电路304。且开关控制电路的电源VDD3是3.3伏特，而驱动电路电源VDD5，是5.0伏特。

此外，此开关控制电路上的传输门(281，282)本身是以接受两相反电位作为控制其本身的导通(或称打开ON)与关闭(OFF)。

请同时参考图2以及图3A，图3A为当LDEN为致能时，图2的开关控制电路的等效电路图。当第一控制信号LDEN高电位(Hi)(即第二控制信号LDENB低电位(Low))时，传输门282及P信道MOS晶体管261关闭，传输门281以及N信道MOS晶体管262导通，此时反馈放大电路的信号连接至该驱动电路，在X2点上形成一电位，使得在X2点与驱动电路的第二电源源VDD5之间形成一偏压，足以使得BJT晶体管271导通(ON)，激光二极管241具激光发光特性。

请同时参考图2与图3B，图3B为当LDEN为禁能时，图2的开关控制电路的等效电路图。当第一控制信号LDEN低电位(Low)(亦第二控制信号LDENB高电位(Hi)时)，P信道MOS晶体管261导通，传输门282导通而传输门281与N信道MOS晶体管262关闭。此时在Y2点上拥有一个与电源VDD3几乎相等的电位(3.3伏特)，依驱动电路304的电源VDD5与开关控制电路305的电源VDD3的压差，取一适当电阻211，根据分压法使得在X2点上形成一个与激光二极管驱动电路304电源VDD5接近的电位，当P型BJT晶体管271的射极端与基极端电位几乎接近，此P型BJT晶体管271处于截止状态。因此，此P型BJT晶体管271的集极端便不会有电流流出，而激光二极管241关闭(OFF)。

电阻211电阻值取决于自动激光功率控制电路308电源(也是开关控制电路305电源)与激光二极管驱动电路304电源，两者之间的关系。根据分压法则，欲使X2点电位能接近驱动电路304的电源VDD5电源值，而不受Y2点电位影响，所以当激光二极管控制电路302电源值越接近激光二极管驱动电路304电源值时，电阻211可以越小，反之则相反。举例来说，激光二极管功率控制电路303电源为3.3伏特时，电阻211的电阻值约为1M欧姆。

如熟悉以上技术的人员知道，电阻211为阻尼装置的一种，而4个电子开关281，282、261，262可整体视为一种开关装置，且不以此为限。

综合上述，本实施例利用两个传输门，两个晶体管以及一适当的电阻，构成自动激光功率控制电路的开关控制电路，使得在自动激光功率控制电路与驱动电路电源不同的情况下，能够完全关闭激光二极管，达到延长激光二极管的使用寿命。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些等效变化和变动，因此本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (20)

1、一种开关控制电路，应用于一激光二极管驱动系统中的一自动激光功率控制电路，该开关控制电路耦接至一驱动电路以及一反馈放大电路，其特征在于，包括：

一第一电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第一电子开关的第一连接端耦接至该反馈放大电路；

一第二电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第二电子开关的第一连接端耦接至一第一电源；

一第三电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第三电子开关的第二连接端耦接至该驱动电路；

一第四电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第一电子开关的第二连接端、该第二电子开关的第二连接端、该第三电子开关的第一连接端以及该第四电子开关的第一连接端耦接在一起；以及

一电阻，具有第一端及第二端，该电阻的第一端耦接至该第四电子开关的第二连接端，该电阻的第二端耦接至该第三电子开关的第二连接端；

该第一电子开关、该第二电子开关、该第三电子开关以及该第四电子开关的各控制端耦接至一第一控制信号，当该第一控制信号致能时，使该第一电子开关与该第三电子开关导通，且该第二电子开关与第四电子开关关闭，当该第一控制信号禁能时，使该第二电子开关与第四电子开关导通，且该第一电子开关与该第三电子开关关闭。

2、如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，该第二电子开关为一第一晶体管，该第三电子开关为一第二晶体管，该第一晶体管与该第二晶体管的型态不同。

3、如权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，该第一晶体管为一P型MOS晶体管。

4、如权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，该第二晶体管为一N型MOS晶体管。

5、如权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，该第一电子开关为一第一传输门，该第四电子开关为一第二传输门，该第一传输门与该第二传输门接受一第二控制信号控制，该第二控制信号与该第一控制信号为反相。

6、如权利要求5所述的开关控制电路，其特征在于，该第一控制信号为高电位时，该第一传输门以及该第二晶体管导通，而该第一晶体管以及该第二传输门不导通；该第一控制信号为低电位时，该第一晶体管以及该第二传输门导通，该第一传输门以及该第二晶体管不导通。

7、如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，该驱动电路耦接至一第二电源时，该第一电源值小于该第二电源值。

8、如权利要求7所述的开关控制电路，其特征在于，该第一电源为3.3V，第二电源为5.0V，则该电阻为1MΩ。

9、一种开关控制电路，应用于一激光二极管驱动系统中的一自动激光功率控制电路，该开关控制电路耦接至一驱动电路以及一反馈放大电路，其特征在于，包括：

一开关装置，接收一第一控制信号，该开关装置耦接至一第一电源、该反馈放大电路与该驱动电路，；以及

一阻尼，具有一第一连接端与一第二连接端该第一连接端耦接该开关装置，该第二连接端耦接至该驱动电路与该开关装置的耦接处；

使该第一电源是否耦接至该阻尼以及该反馈放大电路是否耦接至该驱动电路由该第一控制信号所决定。

10、如权利要求9所述的开关控制电路，其特征在于，该开关装置包括：

一第一开关，耦接于该反馈放大电路与该驱动电路之间，其导通与否系取决于该第一控制信号；以及

一第二开关，耦接于该第一电源与该阻尼的该第一连接端之间，其导通与否系取决于该第一控制信号。

11、如权利要求9所述的开关控制电路，其特征在于，该开关装置包括：

一第一电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及一控制端，该第一电子开关的第一连接端耦接至该反馈放大电路；

一第二电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及一控制端，该第二电子开关的第一连接端耦接至该第一电源；

一第三电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及一控制端，该第三电子开关的第二连接端耦接至该驱动电路；以及

一第四电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及一控制端，该第一电子开关的第二连接端、该第二电子开关的第二连接端、该第三电子开关的第一连接端以及该第四电子开关的该第一连接端耦接在一起；

该第一电子开关、该第二电子开关、该第三电子开关以及该第四电子开关的各控制端耦接该第一控制信号，当该第一控制信号致能时，使该第一电子开关与该第三电子开关导通，且该第二电子开关与第四电子开关断开，当该第一控制信号禁能时，使该第二电子开关与第四电子开关导通，且该第一电子开关与该第三电子开关断开。

12、如权利要求11所述的开关控制电路，其特征在于，该第一电子开关为一第一传输门，该第四电子开关为一第二传输门，该第一传输门与该第二传输门更接受一第二控制信号控制，该第二控制信号与该第一控制信号为反相。

13、如权利要求9所述的开关控制电路，其特征在于，该驱动电路耦接至一第二电源时，该第一电源小于该第二电源。

14、一种自动激光功率控制电路，其接受一光感应电路的一光强度反馈信号以及一驱动信号，以控制一驱动电路，进而驱动一激光二极管发光，其特征在于，该自动激光功率控制电路包括：

一反馈放大电路，耦接至该光感应电路，用以接受该驱动光耦合信号驱动该激光二极管发光，以及接受该光强度反馈信号，以调整该激光二极管发射的光功率；以及

一开关控制电路，耦接至一第一电源、该驱动电路以及该反馈放大电路，用以接受一第一控制信号的控制来致能或禁能该驱动电路；

当该第一控制信号禁能时，该开关控制电路使该反馈放大电路不连接至该驱动电路，且提供一等效阻尼，使该第一电源经该等效阻尼连接至该驱动电路，且该驱动电路不提供电流给该激光二极管。

15、如权利要求14所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该开关控制电路，包括：

一第一电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第一电子开关的第一连接端耦接至该反馈放大电路；

一第二电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第二电子开关的第一连接端耦接至该第一电源；

一第三电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第三电子开关的第二连接端耦接至该驱动电路；

一第四电子开关，具有第一连接端、第二连接端以及控制端，该第一电子开关的第二连接端、该第二电子开关的第二连接端、该第三电子开关的第一连接端以及该第四电子开关的第一连接端耦接在一起；以及

一电阻，具有第一端及第二端，该电阻的第一端耦接至该第四电子开关的第二连接端，该电阻的第二端耦接至该第三电子开关的第二连接端；

该第一电子开关、该第二电子开关、该第三电子开关以及该第四电子开关的各控制端耦接至该第一控制信号，当该第一控制信号致能时，使该第一电子开关与该第三电子开关导通，且该第二电子开关与第四电子开关断开，当该第一控制信号禁能时，使该第二电子开关与第四电子开关导通，且该第一电子开关与该第三电子开关断开。

16、如权利要求15所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该第二电子开关为一第一晶体管，该第三电子开关为一第二晶体管，该第一晶体管与该第二晶体管的型态不同。

17、如权利要求16所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该第一晶体管为一P型MOS晶体管，该第二晶体管为一N型MOS晶体管。

18、如权利要求15所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该第一电子开关为一第一传输门，该第四电子开关为一第二传输门，该第一传输门与该第二传输门还接受一第二控制信号控制，该第二控制信号与该第一控制信号为反相。

19、如权利要求18所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该第一控制号为高电位时，该第一传输门以及该第二晶体管导通，而该第一晶体管以及该第二传输门不导通；该第一控制信号为低电位时，该第一晶体管以及该第二传输门导通，该第一传输门以及该第二晶体管不导通。

20、如权利要求19所述的自动激光功率控制电路，其特征在于，该驱动电路耦接至一第二电源时，该第一电源值小于该第二电源值。

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