CN201035122Y - 一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够检测半导体激光器(LD)工作寿命的驱动电源，它由恒功率驱动电路、工作寿命检测电路、功能控制电路与告警电路组成。LD由恒功率驱动电路进行驱动，工作寿命检测电路对LD及其光电监测管的电流进行采样，并将采样的LD实际驱动电流值与其正常情况下的理论电流值进行比较，进而根据比较结果对LD工作寿命进行判定，以控制恒功率驱动电路和寿命告警电路。本实用新型结构简单，功能完善，工作可靠，使用方便。

Description

一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光器(LD)的驱动电源，特别是一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源。

背景技术

在采用LD恒功率输出的激光器驱动电源中，随着LD的不断老化，需要有更大的驱动电流来维持恒定的输出光功率，当其长时间工作于大电流驱动状态时，工作寿命就会减少。LD工作寿命的突然终结不仅会造成工作延误，而且继续使用时会造成器件损坏，带来不必要的经济损失。尤其应用在一些医用设备中时，总希望其能持续、可靠的工作。现有的半导体激光器驱动电源通常不能检测LD的工作寿命及采取相应的保护措施，不能满足实际需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种半导体激光器的驱动电源，它能够实时检测LD的工作寿命，并能做出相应的告警提示与保护，电路简单、实用，从而保证LD能够稳定、安全地工作。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括恒功率驱动电路、工作寿命检测电路及相应的告警和功能控制电路，工作寿命检测电路将LD在恒定功率下流过光电监测管的采样电流值放大一定的倍数K，并将转换后的电流值作为LD在正常情况下的理论值与流过LD的实际电流值进行比较，并将比较结果控制不同的功能控制电路，当驱动电流浮动值低于其正常理论值的30％时，维持电路的恒功率驱动状态，当驱动电流浮动值高于其正常理论值的30％时，关闭驱动电路，无电流输出，同时接通告警电路。

该驱动电源既能保证LD在正常状态下保持恒定的输出光功率，又能实时检测LD的工作寿命，及时发出寿命告警信号并进行相应的处理，对电源无损害，不延误工作，从而保证了LD应用的可靠性，同时该电源电路简单，成本低，便于使用与维护。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构框图。

图2是本实用新型的恒功率驱动电路原理图。

图3是本实用新型的LD工作寿命检测与告警控制原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源包括恒功率驱动电路1、工作寿命检测电路2、功能控制电路3和告警电路4。

恒功率驱动电路1用于对LD输出光功率的稳恒控制。该部分电路如图2所示，电阻R1跨接在NPN型三极管Q1的集电极与基极之间，Q1的基极经电容C4接地，滤波电容C1一端接Q1的发射极，另一端接地，由R1，C1，C4和Q1组成了慢启动电路，当电源VCC接通时，加在半导体激光器LD上的电流会缓慢升高，可以有效避免电路开启时浪涌电流对LD的影响。电容C5与电位器RW并联后再与电阻R2串联，然后跨接在Q1的发射极与地之间，电位器RW的可调端接地，调节RW可以改变LD的输出光功率。电阻R5一端连接电阻R2和电位器的中间节点，另一端接运放IC1的“+”输入端，电阻R3与电容C2并联后的一端节点连接光电监测管PD与电阻R7的节点处，另一端节点连接运放IC1的“-”输入端，形成稳定的负反馈闭合环路，使LD输出恒定的光功率。运放IC1的输出端经过电容C6接地，也接入三极管Q2的基极，还经过一正向连接的二极管D2与受控开关K1串接到地，K1处于常开状态，当寿命检测电路检测到LD工作寿命终结时K1将闭合，NPN型三极管Q2处于截止状态，无电流输出，从而可以有效地保护LD及后级电路。电阻R6一端接三极管Q2的发射极，另一端接地，起到了限流的作用。Q1的发射极与Q2的集电极引出两端子分别连接LD的正极和负极，同时LD两端也并接了反向稳压管D1和滤波电容C3，其中稳压管D1不仅可以泄去加在LD两端的反向电压，还可以箝位LD两端的正向电压，使LD免受高电压冲击。电阻R7一端接地，另一端接反馈电阻R3的一端，同时也作为引出端子连接光电监测管PD的正极。

图2所示电路中，假设LD工作在恒功率状态时的实际驱动电流为i₁，光电监测管PD流过的电流为i₂，并设定LD驱动电流上升30％时作为其工作寿命终结的条件，则满足该条件时有： $\frac{i_1-i_2\×k}{i_2\×k}\≥30\%.$ 其中，本设计定义K为LD恒功率输出时正常驱动电流对监测电流的比例系数，则i₂×K即为LD正常情况下的理论电流值。

将上式转换为电压方式则为： $U_{\mathrm{LD}}\≥\frac{4R_6}{4R_7}{U}_{\mathrm{PD}},$ 该式由图3所示的工作寿命检测电路2、功能控制电路3和告警电路4来实现。电阻R4跨接在运放IC2的“-”输入端与输出端之间，IC2的“+”输入端接图1中光电监测管(PD)的正极端，“-”输入端经电阻R8接地，由电阻R4，R8，运放IC2组成电压U_PD的放大电路，电阻之间的关系满足： $1+\frac{R_4}{R_8}=\frac{4R_6}{3R_7},$ 电压U_PD经运放IC2放大后接比较器IC3的“+”输入端，IC3的“-”输入端接图2中三极管Q2的发射极，实现U_LD与对应的U_PD电压的比较，从而实现了实际驱动电流的变化范围的判定。比较器IC3的输出端经电阻R9接PNP型三极管Q3的基极，Q3的发射极接电源VCC，集电极经继电器J1的线圈接地，J1的另一组开关K2的一端接电源VCC，另一端经电阻R10接蜂鸣器B1，蜂鸣器的另一端接地。其中，三极管Q3工作在开关状态，用来控制后级功能电路，即当LD驱动电流浮动值低于其正常理论值的30％时，比较器IC3输出高电平，Q3截止，开关K1、K2断开，维持电路的恒功率驱动状态，当LD驱动电流浮动值高于其正常理论值的30％时，比较器IC3输出低电平，Q3导通，继电器J1吸合，开关K1闭合，断开LD驱动电路保护后级电路，同时开关K2也闭合，电路告警提示。

经实验证明，本实用新型的一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源一方面能够使LD输出稳定的光功率，另一方面能够实时检测LD的工作寿命，并具有可靠的寿命告警和失效保护功能，保证了LD工作的可靠性。

Claims (4)

1.一种能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源，该电源由恒功率驱动电路(1)控制，其特征在于：恒功率驱动电路(1)的电流参数由工作寿命检测电路(2)进行检测、判定，通过功能控制电路(3)控制恒功率驱动电路(1)和告警电路(4)。

2.根据权利要求1所述的能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源，其特征在于：工作寿命检测电路(2)主要由运放(IC2)和比较器(IC3)构成，电阻(R4)跨接在运放(IC2)的“-”输入端与输出端之间，运放(IC2)的“+”输入端接恒功率驱动电路(1)中光电监测管(PD)的正极端，“-”输入端经电阻(R8)接地，运放(IC2)的输出端接比较器(IC3)的“+”输入端，比较器(IC3)的“-”输入端接恒功率驱动电路(2)中NPN型三极管(Q2)的发射极。

3.根据权利要求1所述的能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源，其特征在于：功能控制电路(3)中，电阻(R9)的一端接工作寿命检测电路(2)的输出，另一端接PNP型三极管(Q3)的基极，三极管(Q3)的发射极接电源(VCC)，集电极经继电器(J1)的线圈接地，其中，继电器(J1)带有两组常开开关(K1，K2)，一组开关(K1)控制恒功率驱动电路(1)，另一组开关(K2)的一端接电源(VCC)，另一端经告警电路(4)中电阻(R10)与蜂鸣器(B1)相接，蜂鸣器(B1)的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的能够检测半导体激光器工作寿命的驱动电源，其特征在于：恒功率驱动电路(1)由功能控制电路(3)进行控制，功能控制电路(3)中继电器(J1)的一组常开开关(K1)与二极管(D2)正向串联后并接于恒功率驱动电路(1)的电流放大三极管(Q2)的基极与地之间。

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