CN204720777U - 一种小体积高效激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种小体积高效激光器驱动电路，包括连接配合的AC/DC电源输入模块，电源稳压模块，电源滤波网络模块，温度控制电路，电压电流控制模块，功率输出电路，采样控制模块，保护电路，温度控制电路，TEC制冷系统，温度传感器，用户通信模块，单片机，控制电路。如此，用户通信模块利用单片机输入匹配网络，可实现远程控制操作。如所述的电路是一种高效节能，小体积，大电流，宽电压，易控制的电路，可应用于LD激光二极管的驱动，和保证LD激光二极管的工作环境。确保LD激光二极管稳定工作，有效延长使用寿命。

Description

一种小体积高效激光器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，特别涉及一种小体积高效激光器驱动电路。

背景技术

在刑侦、军事、测距、医疗等领域内，出现了手持式激光指纹显影仪、手持式激光手电、手持式激光测距仪、手持式激光治疗仪等便携式激光器。这些便携式激光器应用的环境比较复杂：-20度到50度、小容量锂电池供电、需要便携等等，因此，人们对这些激光器的稳定性、宽温性、小型化都提出了一些要求。而在整个激光器系统中，只有电路板稳定工作，激光器的各方面性能才能达到最佳状态。所以一款高效节能、小体积、宽温度工作、大的输出电流、宽输入电压、单片机控制的电路就显得额外重要。目前，还未有符合以上所有要求的电路。

因此，有必要提供一种新的小体积高效激光器驱动电路，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小体积高效激光器驱动电路，以克服上述的技术问题，实现高效节能，小体积，大电流，宽电压，易控制的有益效果。

实现上述目的的技术方案是：一种小体积高效激光器驱动电路，包括AC/DC电源输入模块，AC/DC电源输入模块连接电源稳压模块，电源稳压模块连接电源滤波网络模块和温度控制电路，电源滤波网络模块依次连接电压电流控制模块、功率输出电路以及采样控制模块，采样控制模块连接保护电路和电压电流控制模块，温度控制电路依次连接温度控制功率输出模块、TEC制冷系统以及温度传感器，温度传感器连接保护电路和温度控制电路，用户通信模块依次连接单片机、控制电路以及电压电流控制模块，保护电路连接控制电路，精密基准稳压源连接电压电流控制模块。

在上述技术方案中，所述电源滤波网络模块包括3个并联的电容。

在上述技术方案中，所述电源稳压模块可输入8～24v电压。

在上述技术方案中，所述电源稳压模块包括X14016开关型稳压芯片。

在上述技术方案中，所述TEC制冷系统包括以LTC1923为核心的TEC制冷芯片。

在上述技术方案中，所述单片机以F310为核心，内部集成A/D转换模块，可直接采样。

本实用新型小体积高效激光器驱动电路，通过电源稳压模块和电源滤波网络模块以及温度控制电路和保护电路的相互配合，用户通信模块利用单片机输入匹配网络，可实现远程控制操作。是一种高效节能，小体积，大电流，宽电压，易控制的电路。可应用于LD激光二极管的驱动，和保证LD激光二极管的工作环境。确保LD激光二极管稳定工作，有效延长使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型小体积高效激光器驱动电路结构框架图；

图2是图1的电路原理图；

图3是图1中电源稳压模块电路原理图；

图4是图1中TEC制冷系统和温度控制电路原理图；

图5是图4中U3-LTC1923示意图；

图6是单片机电路及用户通信模块电路图；

图7是图6中U3-F310示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，本技术领域的技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，所述小体积高效激光器驱动电路包括AC/DC电源输入模块1，所述AC/DC电源输入模块1连接至电源稳压模块2，所述电源稳压模块2连接至电源滤波网络模块3和温度控制电路4，电源滤波网络模块3与电压电流控制模块5和功率输出电路6以及采样控制模块7依次连接，采样控制模块7连接至保护电路8和电压电流控制模块5，温度控制电路4与温度控制功率输出模块9和TEC制冷系统10以及温度传感器11依次连接，温度传感器11连接至保护电路8和温度控制电路4，用户通信模块12与单片机13和控制电路14以及电压电流控制模块5依次连接，保护电路8连接至控制电路14，精密基准稳压源15连接至电压电流控制模块5。

所述AC/DC电源输入模块1用于输入电源，如图3所示的电源稳压模块2的供电电路，本电路以XL4016为核心的稳压输出电路，具有短路保护，过流保护，欠压保护功能。其特点是，宽电压，可以输出8-24v范围的电压，最大输出8A大电流的带负载能力。其中，XL4016是开关型稳压芯片，主频500Khz。Cin，C1为电源滤波，CC退偶，D1整流输出，L1，C2组成LC滤波，R2，R1组成分压采样，其中，XL4016中1脚为电源负极，输入输出地线。2脚为采样输入端，输出电压经R2，R1分压送至2脚采样端。3为电源输出端，输出脉冲电流，经L1，D1，C2，COUT整流滤波，得到稳定的直流电压。4脚为内部基准滤波电容。5脚为电源正极输入端，输入8-18v直流电压。

如图3所示的电路原理图中，所述电源滤波网络模块包括3个并联的电容C1，C2，C3组成电源滤波网络，给电路提供稳定的直流电力。本电路中U1，U2精密运放组成所述保护电路8，D1，D2采样输入端，输入端与另一端电压进行比较，超出限制范围，输出端输出电压信号推动保护三极管Q1动作，关断后级电路。U4，U5前级信号处理驱动网络，U4处理IN端来自的调制信号。U5信号放大处理，调制输出级。U3组成后级推动电路，推动MOS管，实现功率输出。D3保护二极管，防止反向电压击穿LD激光管。R25取样电阻，T5端反馈至单片机保护采样端。T3，T4端，保护输出端。T3端为LD过热保护输出端，T4为LD温度过低保护输出端。

如图4所示，TEC制冷系统和温度控制电路图，其中以U3-LTC1923为核心的TEC制冷芯片，控制精度在±0.5度，工作温度为-20-70℃，输入电压范围为8-18v。U5-34063电源稳压，为U3-LTC1923提供稳定的电源输入，U4热敏电阻输入采样电路，LTC2053精密仪表运放，U1，U2后级功率推动级LTC1693用于推动H桥，提供功率输出。Q4，Q5，Q7，Q8组成H桥推动TEC制冷片，实现对LD激光二极管的温度控制。

其中，如图5所示，LTC1923的pin脚定义分别为：PLLLPR1脚当锁相环同步，此脚可以用作低通滤波。RSLEW 2脚在这个脚到地之间放一个电阻可以设置输出驱动器引脚的电压摆率。SDSYNC-3脚该引脚可用于禁用IC、同步内部振荡器或者作为主要的同步其设备。CNTRL-4脚(EAIN+)同相输入到误差放大器。EAOUT-5脚输出到误差放大器。FB-6脚EAIN-反向输入到误差放大器。这个输入通过补偿反馈网络连接到EAOUT脚。AGND7脚信号地。SS8脚通过从这个脚与地之间添加一个电容可实现TEC电流的软启动。Ilim 9脚此pin从VREF分压，来设置TEC的电流限制门限。Vset10脚这是输入，该输入为温度检测元件分压网络或者桥接器的设定值参考。F AUL T 11脚开漏输出，通过拉低来指示当VTHRM的电压是指定窗口之外，该部分关断，欠压锁定(UVLO)，或者参考不好。当VTHRM的电压是指定窗口之外，这意味着热敏电阻的阻抗超出可接受的范围。这个信号可用于给微控制器关闭系统的信号或者用于断开桥路电源。Vthrm 12脚热敏电阻两端电压。H/C13脚这种开漏输出提供TEC电流流动的方向信息。Vtec14脚输出的TEC电压放大器的差分等于电压跨在TEC两端的幅度。TEC-15脚反相输入到TEC差分电压放大器。TEC+16脚TEC差分电压放大器的同相输入。Itec 17脚电流检测放大器的输出。CS-18脚到差分电流检测放大器的反相输入。CS+19脚差分电流检测放大器的同相输入。PDRVA，PDRVB 20 25脚这些推挽输出被配置为驱动相对高端PMOS开关的全桥布置。NDRVA，NDRVB 21，24脚这些推挽输出被配置为驱动相对低端的开关在全桥布置。PGND22脚这个是用于IC的高电流接地。外部的电流检测电阻应该参照这一点。Vdd 23脚IC的正电源。使用一个小于10mF的低ESL、ESR的陶瓷电容绕过该pin接到PGND和AGND。Vref 26脚这是一个参考输出。这个pin应该通过1mF的陶瓷电容接地。Ct 27脚三角波振荡器的定时电容引脚被用于连接Rt来设定振荡器频率。Rt 28脚RT到AGND间的一个电容，该电容用来为三角振荡器充电和放电。

如图6所示，单片机电路及用户通信模块电路图，单片机为F310为核心，内部集成A/D转换模块，可直接采样。U3主控制单片机F310。U4 R232用户通信接口电路和U2 R485用户通信接口，可提供上传信息至电脑或下传控制至单片机13。U1，U6组成电源稳压电路，给单片机13提供稳定的电源。数模输出，可直接驱动MOS管或运放电路。

其中，如图7所示，F310脚位，P0.0电压比较器0同步输出。P0.1电压比较器0异步输出。P0.2外部晶振输入。P0.3外部晶振输入。P0.4串口发送。P0.5串口接收。P0.6PWM输出调制。P0.7出光控制。P1.0电压比较器0正输入端。P1.1电压比较器0负输入端。P1.2步进电机脉冲输出。P1.3步进电机转动方向。P1.4步进电机左限位。P1.5步进电机右限位P1.6步进电机使能。P1.7 DS18B20温度传感器数据端口。P2.0数字I/O。P2.1数字I/O。P2.2数字I/O。P2.3数字I/O。P2.4数字I/O。P2.5数字I/O。P2.6数字I/O。P2.7数字I/O。P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4模拟输入。

本实用新型小体积高效激光器驱动电路，通过电源稳压模块2和电源滤波网络模块3以及温度控制电路4和保护电路8的相互配合，用户通信模块12利用单片机13输入匹配网络，可实现远程控制操作。是一种高效节能，小体积，大电流，宽电压，易控制的电路。可应用于LD激光二极管的驱动，和保证LD激光二极管的工作环境。确保LD激光二极管稳定工作，有效延长使用寿命。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化修改。

Claims (6)

1.一种小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：包括AC/DC电源输入模块，AC/DC电源输入模块连接电源稳压模块，电源稳压模块连接电源滤波网络模块和温度控制电路，电源滤波网络模块依次连接电压电流控制模块、功率输出电路以及采样控制模块，采样控制模块连接保护电路和电压电流控制模块，温度控制电路依次连接温度控制功率输出模块、TEC制冷系统以及温度传感器，温度传感器连接保护电路和温度控制电路，用户通信模块依次连接单片机、控制电路以及电压电流控制模块，保护电路连接控制电路，精密基准稳压源连接电压电流控制模块。

2.根据权利要求1所述的小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：所述电源滤波网络模块包括3个并联的电容。

3.根据权利要求1所述的小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：所述电源稳压模块可输入8～24v电压。

4.根据权利要求3所述的小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：所述电源稳压模块包括X14016开关型稳压芯片。

5.根据权利要求1所述的小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：所述TEC制冷系统包括以LTC1923为核心的TEC制冷芯片。

6.根据权利要求1所述的小体积高效激光器驱动电路，其特征在于：所述单片机以F310为核心，内部集成A/D转换模块。