CN205377012U - 一种降低功耗的激光器驱动电路结构 - Google Patents
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Abstract
一种低功耗的激光器驱动电路结构，包括激光器、电源控制电路、微处理器电路和恒流源驱动电路；该微处理器电路与电源控制电路和恒流源驱动电路相连以设置恒流源驱动电路的输入电流及电源控制电路的电压；该恒流源驱动电路与该激光器相连以提供与输入电流对应的驱动电流；该电源控制电路与激光器相连以提供与驱动电流对应的输出电压。本实用新型采用恒流源驱动电路用于保证电流控制精度，电源控制电路用于降低功耗，通过降低恒流源驱动电路的电压来减小整个驱动电路的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信领域，特别是一种降低功耗的激光器驱动电路结构。
背景技术
随着光通信市场的发展，通信速度越来越快，通信容量越来越大，相应的系统功耗也越来越大。激光器驱动电路是通信系统中重要的功率单元，其功耗的降低对降低整个系统功耗作用明显。
现有的半导体激光器驱动电路主要都是通过恒流源电路进行驱动，其直流通路包括电源、激光器、晶体管、采样电阻等器件串联而成。整个直流通路的功率等于电源电压与电流的乘积，电源电压一般是5V或者3.3V，而半导体激光器的前向电压一般是2.1V左右，其余的电压(5V-2.1V＝2.9V或者3.3V-2.1V＝1.2V)都加载在晶体管和采样电阻上，整个驱动电路的实际效率只有41％或者63％。对于前向电压更低的半导体激光器，其效率更低。
另一种驱动电路采用PWM驱动方式，然后通过电容和电感整流，最后加载到半导体激光器上的是直流电流。这种驱动方式可以大大降低驱动电路的功耗，但是其电流控制精度较差，难以满足光通信对半导体激光器驱动电流的精度要求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种即能保证控制精度的要求下，又能有效的降低整个驱动电路功耗的低功耗的激光器驱动电路。
本实用新型采用如下技术方案：
一种低功耗的激光器驱动电路结构，包括激光器，其特征在于：还包括电源控制电路、微处理器电路和恒流源驱动电路；该微处理器电路与电源控制电路和恒流源驱动电路相连以设置恒流源驱动电路的输入电流及电源控制电路的电压；该恒流源驱动电路与该激光器相连以提供与输入电流对应的驱动电流；该电源控制电路与激光器相连以提供与驱动电流对应的输出电压。
优选的，还包括有过流保护电路，该过流保护电路与恒流源驱动电路的相连以限制驱动电流。
优选的，所述过流保护电路包括二极管、比较器和限流设置电路，该二极管负端与比较器输出端相连；该比较器正向输入端与限流设置电路相连，反向输入端和二极管正端均与所述恒流源驱动电路相连。
优选的，所述电源控制电路包括比例放大电路和DC/DC电源；该比例放大电路的输入端与所述微处理器电路相连，输出端与DC/DC电源的电压控制端相连；该DC/DC电源的输出端与所述激光器相连。
优选的，所述微处理器电路包括相连的微处理器和模数转换器，该微处理器与恒流源驱动电路相连以采集驱动电流，该模数转换器与所述恒流源驱动电路和所述电源控制电路相连以根据采集的驱动电流设置恒流源驱动电路的输入电流及电源控制电路的电压值。
优选的，所述恒流源电路包括运算放大器、采样反馈电路、晶体管、采样电阻、电阻；该运算放大器的正向输入端与所述微处理器电路相连，输出端端与电阻一端相连；该电阻另一端与晶体管的栅极相连；该晶体管的漏极与所述激光器相连，该晶体管的源极与采样电阻一端相连；该采样电阻另一端接地；该采样反馈电路的两输入端与该采样电阻两端相连，输出端与所述微处理器电路和运算放大器的反向输入端相连。
由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型采用恒流源驱动电路加电源控制电路方式驱动半导体激光器，恒流源驱动电路用于保证电流控制精度，电源控制电路用于降低功耗，其通过降低恒流源驱动电路的电压来减小整个驱动电路的功耗。过流保护电路可以有效保护半导体激光器免受过流冲击，提高整个电路的可靠性。另外，与现在普遍使用的恒流源驱动电路比较，本实用新型显著提高了效率，实际效率可以达到80％以上；与PWM驱动电路比较，本实用新型具有很高的电流控制精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中：1为恒流源驱动电路，2为电源控制电路，3为微处理器电路，4为过流保护电路，5、为激光器，U1为运算放大器，U2为比较器，R1为采样电阻，R2为电阻，Q1为晶体管，D为二极管。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
参照图1，一种低功耗的激光器驱动电路结构，包括激光器5、电源控制电路2、微处理器电路3、恒流源驱动电路1和过流保护电路4。该激光器5为半导体激光器5，采用恒流源驱动电路1加电源控制电路2方式驱动半导体激光器5，恒流源驱动电路1用于保证电流控制精度，电源控制电路2用于降低功耗，其通过降低恒流源驱动电路1的电压来减小整个驱动电路的功耗。过流保护电路4可以有效保护半导体激光器5免受过流冲击，提高整个电路的可靠性。
具体的，该微处理器电路3与电源控制电路2和恒流源驱动电路1相连以设置恒流源驱动电路1的输入电流及电源控制电路2的电压。该微处理器电路3包括相连的微处理器和模数转换器，该微处理器与恒流源驱动电路1相连以采集驱动电流，该模数转换器的输出端分成两路，分别与恒流源驱动电路1和电源控制电路2相连以根据采集的驱动电流设置恒流源驱动电路1的输入电流值及电源控制电路2的电压值。
该恒流源驱动电路1与该激光器5相连以提供与输入电流对应的驱动电流。恒流源电路包括运算放大器U1、采样反馈电路、晶体管Q1、采样电阻R1、电阻R2；该运算放大器U1的正向输入端与微处理器电路3的模数转换器相连，输出端与电阻R2一端相连；该电阻R2另一端与晶体管Q1的栅极相连；该晶体管Q1的漏极与激光器5相连，该晶体管Q1的源极与采样电阻R1一端相连；该采样电阻R1另一端接地；该采样反馈电路的两输入端与该采样电阻R1两端相连，输出端与微处理器电路3的微处理器和运算放大器U1的反向输入端相连。原理如下:来自微处理器的电流设置信号输入到运算放大器U1的正向输入端，运算放大器U1的输出端通过电阻R2连接到晶体管Q1的栅极，使晶体管Q1导通，电流经过半导体激光器5、晶体管Q1、采样电阻R1最后流入地(GND)。电流经过采样电阻R1会产生电压差，这个电压差经过采样反馈电路放大后输入到运算放大器U1的反向输入端，随着电流的增大，运算放大器U1的反向输入端的电压逐渐与正相输入端电压相等，最终实现运算放大器U1正向输入端的电压与驱动电流一一对应，实现恒流源的功能。在本实施例中，为了降低驱动电路功耗，要使晶体管Q1、采样电阻R1上的压降尽量小，必须使晶体管Q1接近全导通，采样电阻R1的电阻值尽量小。
该电源控制电路2与激光器5相连以提供与驱动电流对应的输出电压。电源控制电路2包括比例放大电路和DC/DC电源。该比例放大电路的输入端与微处理器电路3的模数转换器相连，输出端与DC/DC电源的电压控制端相连；该DC/DC电源的输出端与半导体激光器5相连。原理如下：电源控制电路2必须要保证恒流源驱动电路1的电压足够低，才能起到减少功耗的作用；同时要满足半导体激光器5前向电压需求、以及Q1管压降、采样电阻R1压降电压需求。为了实现这个要求，比例放大电路要将半导体激光器5的电流/电压特性，采样电阻R1的电流电压特性经过换算后叠加到DC/DC电源的电压控制端，使DC/DC电源的输出电压随着驱动电流的增大而增大，实现DC/DC电源输出电压与驱动电流自适应功能。
该过流保护电路4与恒流源驱动电路1的相连以限制驱动电流。过流保护电路4包括二极管D、比较器U2和限流设置电路，该二极管D负端与比较器U2输出端相连；该比较器U2正向输入端与限流设置电路相连，反向输入端和二极管D正端分别与恒流源驱动电路1中晶体管Q1的源极和栅极相连。原理如下：根据半导体激光器5最大电流值设置恒流源驱动电路1的限流值，将其接到比较器U2的正向输入端，采样电阻R1的远地端接到比较器U2的反向输入端，比较器U2的输出端接一个反向二极管D连接到极性晶体管Q1的栅极。由于R1远地端的电压与驱动电流一一对应，当驱动电流低于限流设置值时，比较器U2输出高电平，二级管D处于关闭状态，恒流源正常工作。当驱动电流高于限流设置值时，比较器U2的输出低电平，二极管D处于导通状态，将极性晶体管Q1的栅极电压下拉，最终使驱动电流低于限流设置值。起到限流作用，保护半导体激光器5免受大电流冲击。
上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (6)
1.一种低功耗的激光器驱动电路结构，包括激光器，其特征在于：还包括电源控制电路、微处理器电路和恒流源驱动电路；该微处理器电路与电源控制电路和恒流源驱动电路相连以设置恒流源驱动电路的输入电流及电源控制电路的电压；该恒流源驱动电路与该激光器相连以提供与输入电流对应的驱动电流；该电源控制电路与激光器相连以提供与驱动电流对应的输出电压。
2.如权利要求1所述的一种低功耗的激光器驱动电路结构，其特征在于：还包括有过流保护电路，该过流保护电路与恒流源驱动电路相连以限制驱动电流。
3.如权利要求2所述的一种低功耗的激光器驱动电路结构，其特征在于：所述过流保护电路包括二极管、比较器和限流设置电路，该二极管负端与比较器输出端相连；该比较器正向输入端与限流设置电路相连，反向输入端和二极管正端均与所述恒流源驱动电路相连。
4.如权利要求1所述的一种低功耗的激光器驱动电路结构，其特征在于：所述电源控制电路包括比例放大电路和DC/DC电源；该比例放大电路的输入端与所述微处理器电路相连，输出端与DC/DC电源的电压控制端相连；该DC/DC电源的输出端与所述激光器相连。
5.如权利要求1所述的一种低功耗的激光器驱动电路结构，其特征在于：所述微处理器电路包括相连的微处理器和模数转换器，该微处理器与恒流源驱动电路相连以采集驱动电流，该模数转换器与所述恒流源驱动电路和所述电源控制电路相连以根据采集的驱动电流设置恒流源驱动电路的输入电流及电源控制电路的电压值。
6.如权利要求1所述的一种低功耗的激光器驱动电路结构，其特征在于：所述恒流源驱动电路包括运算放大器、采样反馈电路、晶体管、采样电阻、电阻；该运算放大器的正向输入端与所述微处理器电路相连，输出端与电阻一端相连；该电阻另一端与晶体管的栅极相连；该晶体管的漏极与所述激光器相连，该晶体管的源极与采样电阻一端相连；该采样电阻另一端接地；该采样反馈电路的两输入端与该采样电阻两端相连，输出端与所述微处理器电路和运算放大器的反向输入端相连。
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| CN108880516A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-23 | 西安微电子技术研究所 | 一种类晶闸管过流保护电路及过流保护方法 |
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| CN111313228A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-06-19 | 光梓信息科技（上海）有限公司 | 激光驱动电路及光发射系统 |
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