CN201518385U - 半导体激光管输出功率控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半导体激光管输出功率控制装置，它包括分别连接于单片机系统上的LD驱动电路和PD反馈控制电路。本实用新型由于采用了计算机CPU技术和集成电路技术，对LD的驱动电流进行了数字控制的实时监控，控制精度高，受外界环境因素影响小，功率输出更加稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光源控制装置，尤其涉及一种半导体激光管输出功率控制装置。
背景技术
半导体激光器是利用在有源区中受激而发射光的光器件。只有在工作电流超过门限电流的情况下，才会输出激光(相干光)，因而是有门限的器件。半导体激光器(LD)随着激光器注入电流的增加，其输出光功率增加，但是不成直线关系，存在一个阈值，只有当注入电流大于阈值电流后，输出光功率才随注入电流增加而增加，便发射出激光；当注入电流小于阈值电流，LD发出的是光谱很宽、相干性很差的自发辐射光。当温度升高时，激光器的特性发生劣化，阈值电流也会升高，因此只要温度增加几度，就可以导致激光发射终止，为稳定光功率输出，必须有控温措施。
现有方案是通过模拟器件对反馈电阻进行检测和控制。对半导体激光管LD输出功率进行控制。其不足之处为(1)模拟器件的参数也易受温度的变化而变化，长期工作存在器件有温度漂移的情况造成输出功率的不稳定；输出功率稳定度(ΔP)：≤0.05dB(5h，温度变化±2℃)。(2)运算放大电路无法记忆上次的情况，会出现过冲现象。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种由数字器件控制的半导体激光管输出功率控制装置。
为了实现上述目的，采用以下的技术方案：
一种半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：它包括分别连接于单片机系统上的LD驱动电路和PD反馈控制电路。
所述的LD驱动电路包括LD、集成电路U3、滤波电路U1，三极管Q6、Q8，电阻R30、R32、R34；所述集成电路U3为运算放大器；集成电路U3的反相端2脚通过R30与集成电路U3的输出端1脚相接，集成电路U3的输出端1脚通过电阻R32与三极管Q8的基极相接，三级管Q8的发射极通过R34与LD的负端相接，三级管Q8的集电极与地相接，LD的正端与三级管Q6的集电极相接，Q6的发射极与电源相连；所述滤波电路U1包括电阻R28、R29、电容C10、C11，电阻R28、R29串联后与集成电路U3的正相端3脚相连，电容C10一端接于R28与R29之间，一端接地，电容C11一端接于集成电路U3的正相端3脚，另一端接地。
所述的PD反馈控制电路包括检测管PD、电阻R35；LD驱动电路中的三级管Q6的集电极与检测管PD的负端相接，检测管PD的正端通过电阻R35与地相接。
所述的单片机系统包括集成电路U2及其外围电路；所述集成电路U2为中央处理器，集成电路U2的18脚经电阻R33与LD驱动电路中三极管Q6基极相接，集成电路U2的17脚与PD反馈控制电路的PD端的正极相接，集成电路U2的11脚与电阻R28相接。所述集成电路U2的型号为STC12LE5406。所述集成电路U3型号为OPA2336。
为了更好的对电路进行控制，所述控制装置上还连接有输入装置和显示装置。
其中显示装置为段式液晶显示器，输入装置为键盘。
本实用新型的有益效果是：本实用新型由于采用了计算机CPU技术和集成电路技术，对LD的驱动电流进行了数字控制的实时监控，控制精度高，受外界环境因素影响小，功率输出更加稳定，输出功率稳定度不仅能达到(ΔP)≤0.05dB(5h，温度变化±2℃)，而且ΔP≤0.1dB(温度变化10℃-50℃)，同时减少了模拟器件的使用，减少了硬件的成本，提高了产品的性价比。反馈点的电压是由CPU进行采集并控制的，是可记忆的，不会发生过冲的现象。
附图说明
图1为本实用新型的电原理图；
图2为本实用新型中LD驱动电路与PD反馈控制电路电原理图；
图3为本实用新型中集成电路U2的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对实用新型做进一步地描述：
如图1至图3所示，一种半导体激光管输出功率控制装置，它包括分别连接于单片机系统上的段式液晶、键盘、LD驱动电路和PD反馈控制电路。
LD驱动电路包括LD、集成电路U3、滤波电路U1，三极管Q6、Q8，电阻R30、R32、R34；集成电路U3为运算放大器；集成电路U3的反相端2脚通过R30与集成电路U3的输出端1脚相接，集成电路U3的输出端1脚通过电阻R32与三极管Q8的基极相接，三级管Q8的发射极通过R34与LD的负端相接，三级管Q8的集电极与地相接，LD的正端与三级管Q6的集电极相接，Q6的发射极与电源相连；滤波电路U1包括电阻R28、R29、电容C10、C11，电阻R28、R29串联后与集成电路U3的正相端3脚相连，电容C10一端接于R28与R29之间，一端接地，电容C11，一端接于集成电路U3的正相端3脚，另一端接地。
PD反馈控制电路包括检测管PD、电阻R35；LD驱动电路中的三级管Q6的集电极与检测管PD的负端相接，检测管PD的正端通过电阻R35与地相接。
单片机系统包括集成电路U2及其外围电路；集成电路U2为中央处理器，集成电路U2的18脚经电阻R33与LD驱动电路中三极管Q6基极相接，集成电路U2的17脚与PD反馈控制电路的PD端的正极相接，集成电路U2的11脚与电阻R28相接。CPU的1脚经电阻R18接地，1脚上还经有极电容C5连接着电源VCC。4脚经电容C7接地，5脚经电容C8接地。4脚和5脚之间还连接有两电级压电晶体Y1，10脚接地，20脚经电容C6接地，20脚上还连接有电源VCC。
其中集成电路U2的型号为STC12LE5406。集成电路U3型号为OPA2336。
当控制端为持续高电平，半导体激光管LD为连续的激光波，此时输出功率一定。由于半导体激光管LD的温度特性，要保持光源长期稳定的功率输出并不随温度的变化而变化，必须要进行温度补偿。当温度升高时，LD的输出功率下降，同时监测端PD的电流下降则反馈电阻R35两端电压下降，电压值通过模数转换后返回到CPU中与初始电压值比较，电压减小则增大CPU中PWM(脉宽调制)脉冲的输出，这样增加了三极管Q8的基极电压，使得LD中的电流增大，即补充了因温度上升而减少的输出功率，从而保持了输出功率的稳定性；反之，当温度下降时，R35两端电压升高，与CPU中的初始电压比较，电压增大了，则减小CPU中PWM(脉宽调制)脉冲的输出，这样减小了三极管Q8的基极电压，使得LD中的电流减小，即消除了因温度下降而增大的输出功率部分，从而亦保证了输出功率的稳定性。当控制端为一定频率的开关信号，半导体激光管LD发出一定频率的调制波，同样亦可以使用该装置对LD的平均功率进行调节。并且由于反馈点的电压是由CPU进行采集并控制的，是可记忆的，因此不会发生过冲的现象。
以上结合附图对实施例做了具体的描述，但不构成对本实用新型的限制，在本实用新型权利要求范围内的任何修改和变化，都受到本实用新型的保护。
Claims (8)
1.一种半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述控制装置包括分别连接于单片机系统上的LD驱动电路和PD反馈控制电路。
2.如权利要求1所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述的LD驱动电路包括LD、集成电路U3、滤波电路U1，三极管Q6、Q8，电阻R30、R32、R34；所述集成电路U3为运算放大器；集成电路U3的反相端2脚通过R30与集成电路U3的输出端1脚相接，集成电路U3的输出端1脚通过电阻R32与三极管Q8的基极相接，三级管Q8的发射极通过R34与LD的负端相接，三级管Q8的集电极与地相接，LD的正端与三级管Q6的集电极相接，Q6的发射极与电源相连；所述滤波电路U1包括电阻R28、R29、电容C10、C11，电阻R28、R29串联后与集成电路U3的正相端3脚相连，电容C10一端接于R28与R29之间，一端接地，电容C11一端接于集成电路U3的正相端3脚，另一端接地。
3.如权利要求2所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述的PD反馈控制电路包括检测管PD、电阻R35；LD驱动电路中的三级管Q6的集电极与检测管PD的负端相接，检测管PD的正端通过电阻R35与地相接。
4.如权利要求3所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述的单片机系统包括集成电路U2及其外围电路；所述集成电路U2为中央处理器，集成电路U2的18脚经电阻R33与LD驱动电路中三极管Q6基极相接，集成电路U2的17脚与PD反馈控制电路的PD端的正极相接，集成电路U2的11脚与电阻R28相接。
5.如权利要求4所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述集成电路U2的型号为STC12LE5406。
6.如权利要求4所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述集成电路U3型号为OPA2336。
7.如权利要求1所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述控制装置上还连接有输入装置和显示装置。
8.如权利要求7所述的半导体激光管输出功率控制装置，其特征在于：所述输入装置为键盘，所述显示装置为段式液晶显示器。
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