CN1932709A - 采用单端3.3v电压供电的光源电流驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路，由串行DA转换器、2.5V输出基准电压源、运算放大器A、运算放大器B和一个三极管组成，串行DA转换器接收控制端输出的串行电压调整信号、串行时钟和同步信号，经DA转换后形成模拟调整电压VD输出至运算放大器A，由2.5V输出基准电压源向DA转换器和运算放大器A提供基准电压，由运算放大器A对输入的电压信号进行一级放大后由运算放大器B进行二级放大，运算放大器B的输出信号形成补偿电压反馈给运算放大器A的输入端形成恒定的电压差输出，经电流电压转换和电流放大后输出给ASE激光光源。本发明光源电流驱动电路能够形成单端3.3V电源供电，其电流输出范围0～230mA，输出电流稳定性达到0.15～0.3％。

Description

采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路
技术领域
本发明涉及一种电流驱动电路，更特别地说，是指一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路。
背景技术
现有的光源驱动电路大多采用±5V供电体制，该供电电源的功耗较大，输出电流能力有限，目前光源驱动电路的调整电压多为模拟信号输入，干扰较大，输入信号控制精度不高。
如果采用此种±5V供电体制光源驱动电路，光纤陀螺将无法实现由单端3.3V供电，使光纤陀螺的供电体制复杂，导致光纤陀螺的功耗较大；此外这种电路输出的驱动电流较小，无法向ASE等大功率激光光源提供足够的驱动电流，使激光光源不能充分发挥其性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路，该驱动电路属于可调输出的恒流源驱动电路，将输入数字量转化为恒定电流输出，输出电流值与调节电压相关，不受其他电压变化的影响。
本发明是一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路，由串行DA转换器、2.5V输出基准电压源、运算放大器A、运算放大器B和一个三极管组成，串行DA转换器接收控制端输出的串行电压调整信号、串行时钟和同步信号，经DA转换后形成模拟调整电压VD输出至运算放大器A，由2.5V输出基准电压源向DA转换器和运算放大器A提供基准电压，由运算放大器A对输入的电压信号进行一级放大后由运算放大器B进行二级放大，运算放大器B的输出信号形成补偿电压反馈给运算放大器A的输入端形成恒定的电压差输出，经电流电压转换和电流放大后输出给ASE激光光源。
本发明光源电流驱动电路的优点在于：(1)输入为SPI串行总线形式；(2)16位数字输入电压调整信号分辨率；(3)形成单端3.3V电源供电；(4)输出电流稳定性达到0.15～0.3％；(5)能够输出0～230mA电流范围。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见图1所示，本发明是一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路，由串行DA转换器、2.5V输出基准电压源、运算放大器A、运算放大器B和一个三极管组成，串行DA转换器接收控制端输出的串行电压调整信号、串行时钟和同步信号，经DA转换后形成模拟调整电压VD输出至运算放大器A，由2.5V输出基准电压源向DA转换器和运算放大器A提供基准电压，由运算放大器A对输入的电压信号进行一级放大后由运算放大器B进行二级放大，运算放大器B的输出信号形成补偿电压反馈给运算放大器A的输入端形成恒定的电压差输出，经电流电压转换和电流放大后输出给ASE激光光源。
请参见图2所示，本发明是一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路的硬件电路各端子联接为：光源电压调整数据DIN通过DA转换器U1的串行端口7端输入，串行时钟信号SCLK通过DA转换器U1的6端输入，同步信号SYNC通过DA转换器U1的5端输入，以上三个信号控制DA转换器U1产生光源驱动电路的调整电压VD；DA转换器U1的8端接地，1端接3.3V供电电压，1端与8端之间接有滤波电容C3、滤波电容C4，滤波电容C3与滤波电容C4并联；DA转换器U1的2端与基准电压源JP1的4端联接，为DA转换器U1提供2.5V基准电压，基准电压源JP1的4端与地之间接有滤波电容C2，且4端与3端短接，5端接地，基准电压源JP1的1端、2端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C1；基准电压源JP1的4端输出的2.5V电压经过电阻R3、电阻R4进行分压后接地，并在电阻R3与电阻R4之间输出2V基准电压给运算放大器U2的3端；DA转换器U1的4端与运算放大器U2的2端之间接有电阻R2，且DA转换器U1的4端与地之间接有电阻R1；运算放大器U2的1端与2端接有电阻R5，运算放大器U2的8端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C6；运算放大器U2的4端接地，同时4端与地之间接有滤波电容C5；运算放大器U2的3端与运算放大器U3的3端短接，运算放大器U2的1端与运算放大器U3的2端之间接有电阻R7；运算放大器U3的8端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C9；运算放大器U3的4端接地，同时4端与地之间接有滤波电容C10；运算放大器U3的3端与3.3V供电电压之间接有电容C8，运算放大器U3的2端与三极管Q1的发射极之间接有电阻R8，运算放大器U3的1端与三极管Q1的基极联接，三极管Q1的集电极与3.3V供电电压联接，三极管Q1的发射极与输出端口LD之间并联接有电阻R9、电阻R10、电阻R11；运算放大器U2的2端与输出端口LD之间接有电阻R6；输出端口LD、3.3V供电电压向ASE光源提供驱动电流。
在本发明中，对输出电流计算公式如下：
设2.5V基准电压源输出电压为VR，串行DA输出电压为VD，第一节点电压为V1，第二节点电压为V2，第三节点电压为V3，三极管的发射极电压VA，LD输出端的电压为VLD，通过电阻R2的电流为I1，通过电阻R5的电流为I2，通过电阻R6的电流为I3(如图2所示)。则有
V 3 = VR × R 4 R 3 + R 4
I 1 = VD - V 2 R 2 I 2 = V 2 - V 1 R 5 I 3 = VLD - V 2 R 6 I 3 = I 1 + I 2 V 1 - V 3 R 7 = V 3 - VA R 8
采用本发明的电流驱动电路对ASE激光光源进行驱动时，当限制电阻R9、电阻R10、电阻R11上的总电流为200mA左右时，测试条件为VR＝2.50IV，供电电压VCC变化范围为3.1～3.5V。可得如下测试数据，见表1所示：
  VCC   VR   VD   V2   V1   V6   V7   VA   VX   delt(V)   I(mA)
  3.45   2.501   0.486   1.515   0.544   1.515   1.808   2.489   2.704   0.2152   195.45
  3.35   2.501   0.486   1.515   0.651   1.515   1.701   2.382   2.597   0.2150   195.21
  3.25   2.501   0.486   1.515   0.747   1.515   1.602   2.285   2.500   0.2148   195.07
  3.15   2.501   0.486   1.515   0.844   1.515   1.503   2.188   2.402   0.2144   194.91
上表实验数据表明，在恒流源电路提供200mA电流时，若供电电压变化3.15～3.45共0.3V时，输出电流变化范围小于0.6mA，输出电压变化范围小于0.0008V，其输出电流稳定性达到0.26％。
采用本发明的电流驱动电路对ASE激光光源进行驱动时，测试条件为VR＝2.501V，供电电压VCC为3.3V单端供电，调节VD输入电压范围0～2.0V。测试本发明驱动电路的输出驱动电流范围可得如下测试数据，见表2所示：
  VR   VD   V1   VA   VX   I
  2.5   0   3.18   0.84   1.60   230
  2.5   0.3   3.18   0.83   1.60   230
  2.5   0.9   2.83   1.18   1.71   160
  2.5   1.5   2.42   1.58   1.84   78
  2.5   2.0   1.99   2.08   2.09   0
从上表中可知，其能够实现输出电流I为0～230mA的设计目标。

Claims (4)

1、一种采用单端3.3V电压供电的光源电流驱动电路，其特征在于：由串行DA转换器、2.5V输出基准电压源、运算放大器A、运算放大器B和一个三极管组成，串行DA转换器接收控制端输出的串行电压调整信号、串行时钟和同步信号，经DA转换后形成模拟调整电压VD输出至运算放大器A，由2.5V输出基准电压源向DA转换器和运算放大器A提供基准电压，由运算放大器A对输入的电压信号进行一级放大后由运算放大器B进行二级放大，运算放大器B的输出信号形成补偿电压反馈给运算放大器A的输入端形成恒定的电压差输出，经电流电压转换和电流放大后输出给ASE激光光源。
2、根据权利要求1所述的光源电流驱动电路，其特征在于：硬件电路各端子联接为，光源电压调整数据DIN通过DA转换器U1的串行端口7端输入，串行时钟信号SCLK通过DA转换器U1的6端输入，同步信号SYNC通过DA转换器U1的5端输入，以上三个信号控制DA转换器U1产生光源驱动电路的调整电压VD；DA转换器U1的8端接地，1端接3.3V供电电压，1端与8端之间接有滤波电容C3、滤波电容C4，滤波电容C3与滤波电容C4并联；DA转换器U1的2端与基准电压源JP1的4端联接，为DA转换器U1提供2.5V基准电压，基准电压源JP1的4端与地之间接有滤波电容C2，且4端与3端短接，5端接地，基准电压源JP1的1端、2端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C1；基准电压源JP1的4端输出的2.5V电压经过电阻R3、电阻R4进行分压后接地，并在电阻R3与电阻R4之间输出2V基准电压给运算放大器U2的3端；DA转换器U1的4端与运算放大器U2的2端之间接有电阻R2，且DA转换器U1的4端与地之间接有电阻R1；运算放大器U2的1端与2端接有电阻R5，运算放大器U2的8端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C6；运算放大器U2的4端接地，同时4端与地之间接有滤波电容C5；运算放大器U2的3端与运算放大器U3的3端短接，运算放大器U2的1端与运算放大器U3的2端之间接有电阻R7；运算放大器U3的8端接3.3V供电电压，3.3V供电电压与地之间接有滤波电容C9；运算放大器U3的4端接地，同时4端与地之间接有滤波电容C10；运算放大器U3的3端与3.3V供电电压之间接有电容C8，运算放大器U3的2端与三极管Q1的发射极之间接有电阻R8，运算放大器U3的1端与三极管Q1的基极联接，三极管Q1的集电极与3.3V供电电压联接，三极管Q1的发射极与输出端口LD之间并联接有电阻R9、电阻R10、电阻R11；运算放大器U2的2端与输出端口LD之间接有电阻R6；输出端口LD、3.3V供电电压向ASE光源提供驱动电流。
3、根据权利要求1所述的光源电流驱动电路，其特征在于：形成单端3.3V电源供电。
4、根据权利要求1所述的光源电流驱动电路，其特征在于：电流输出范围0～230mA，输出电流稳定性达到0.15～0.3％。
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