CN206498087U - 一种半导体激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体激光器驱动电路，涉及激光器设备领域，包括：MCU组合、D/A转换器、泵浦电流控制器、A/D转换器和光路切断开关，所述MCU组合分别与所述D/A转换器、所述A/D转换器和所述光路切断开关连接，所述D/A转换器和所述A/D转换器分别和所述泵浦电流控制器连接；其中，所述MCU组合还通过串口与外部连接，所述泵浦电流控制器与激光泵浦模块连接。采用上述技术方案，由于增加了激光二极管PN结正向电压反馈闭环，并且还加入激光二极管驱动保护电路和运放电压平衡检测电路，使得半导体激光器电流驱动变得更加稳定，同时也有效的保护了泵浦源的正常工作。

Description

一种半导体激光器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及激光器设备领域，特别涉及一种半导体激光器驱动电路。

背景技术

由于激光二极管经长时间的点亮，激光二极管PN结正向电压会随时间会发生改变，现有技术中控制电流方式往往只是引入电流反馈闭环，使得激光两极管工作电流会随激光两极管PN结正向电压改变而变化。但是，这种方式在实际过程中对电流的控制并不十分稳定，一旦出现不稳定情况容易造成激光器烧毁。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种半导体激光器驱动电路，解决现有技术中单单靠电流反馈闭环来控制电流导致电流不稳定的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种半导体激光器驱动电路，包括：MCU组合、D/A转换器、泵浦电流控制器、A/D转换器和光路切断开关，所述MCU组合分别与所述D/A转换器、所述A/D转换器和所述光路切断开关连接，所述D/A转换器和所述A/D转换器分别和所述泵浦电流控制器连接；其中，所述MCU组合还通过串口与外部连接，所述泵浦电流控制器与激光泵浦模块连接。

其中，所述泵浦电流控制器包括：电压反馈运放、电流反馈运放、保护电路、N-MOSFET功率驱动管阵列、半导体激光管、平衡电源、工作电源和检流取样电阻，所述电压反馈运放分别与所述D/A转换器、所述电流反馈运放以及所述N-MOSFET功率驱动管阵列连接，所述电流反馈运放还分别与所述保护电路、所述N-MOSFET功率驱动管阵列和所述检流取样电阻，所述N-MOSFET功率驱动管阵列还与所述半导体激光管和所述检流取样电阻分别连接，所述平衡电源与保护电路连接，所述工作电源与检流取样电阻连接。

具体的，所述N-MOSFET功率驱动管阵列包括多个N-MOSFET功率驱动管，每个所述N-MOSFET功率驱动管通过D极和S极关联组成；所述N-MOSFET功率驱动管阵列的G级连接一个电阻R后再连接到电流反馈运放的输出端。

具体的，所述平衡电源包括一正电源和一负电源，所述正电源通过第一分压器电阻连接至所述平衡电源的输出端，所述负电源通过第二分压器电阻连接至所述平衡电源的输出端。

更具体的，所述第一分压器电阻和所述第二分压器电阻的中间点输出电压为-8.5V。

具体的，所述半导体激光管的数量为3个。

具体的，所述电压反馈运放与所述电流反馈运放之间连接有负载电阻；所述N-MOSFET功率驱动管与所述电流反馈运放之间连接有负载电阻。

采用上述技术方案，由于增加了激光二极管PN结正向电压反馈闭环，并且还加入激光二极管驱动保护电路和运放电压平衡检测电路，使得半导体激光器电流驱动变得更加稳定，同时也有效的保护了泵浦源的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型半导体激光器驱动电路的电路结构图；

图2为本实用新型中泵浦电流控制器的电路结构图；

图3为本实用新型中泵浦电流控制器的应用电路图。

图中，1-MCU组合，2-D/A转换器，3-泵浦电流控制器，31-电压反馈运放，32-电流反馈运放，33-保护电路，34-N-MOSFET功率驱动管阵列，35-半导体激光管，36-检流取样电阻，4-A/D转换器，5-光路切断开关，6-激光泵浦模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

作为本实用新型的第一实施例，提出一种半导体激光器驱动电路，如图1所示，包括：MCU(微控制单元)组合1、D/A转换器(数模转换器)2、泵浦电流控制器3、A/D转换器(模数转换器)4和光路切断开关5，MCU组合1分别与D/A转换器2、A/D转换器4和光路切断开关5连接，D/A转换器2和A/D转换器分别4和泵浦电流控制器3连接，MCU组合1还通过RS232串口与输入端连接，泵浦电流控制器3与激光泵浦模块6连接。

由MCU组合1产生的电流设定值经D/A转换器2变为电压值进泵浦电流控制器3形成设置电流，使得泵浦电流控制器内的N-MOSFET(功率驱动管)阵列开启，从而形成对应的设置电流以驱动激光泵浦模块，同时泵浦电流控制模块3内的取样电阻产生和电流对应电压，经放大后由A/D转换器4回到MCU组合1形成检测电流。MCU组合1发出的关闭激光器光通道的信号分成两路，一路进入泵浦电流控制模块3，经保护电路执行关闭N-MOSFET阵列，另一路进入光路切断开关5，由光路切断开关5执行激光器光通道的关闭。

如图2所示，泵浦电流控制器3包括：电压反馈运放31、电流反馈运放32、保护电路33、N-MOSFET功率驱动管阵列34、3个串联半导体激光管35、平衡电源、工作电源和检流取样电阻36，电压反馈运放31分别与D/A转换器、电流反馈运放32以及N-MOSFET功率驱动管阵列连接，电流反馈运放32还分别与保护电路、N-MOSFET功率驱动管阵列34和检流取样电阻36，N-MOSFET功率驱动管阵列34还与半导体激光管35和检流取样电阻36分别连接，平衡电源与保护电路33连接，工作电源与检流取样电阻连接。

N-MOSFET阵列可由多个N-MOSFET通过其D极和S极相连组成，每个N-MOSFET的G级通过一个电阻R后共同连接到U2输出端。

继续如图3所示，激光管工作电压其正极与系统地连接成共电位点，半导体激光管产生一相对系统地为负的电压降Vf，D7与激光管反向并联起抗反压保护作用。MCU组合1产生的电流设定值经D/A转换器2变为电压值(图中DC SET)经电压反馈运放(图中U1)放大后，进入电流反馈运放(图中U2)再由N-MOSFET阵列控制半导体激光管电流，电流在半导体激光管上形成正向电压Vf，Vf引入到电压反馈运放(图中U1)的reference input端形成电压反馈回路，以抵消因Vf变化而带来的电流变化。

再如图3所示，检流取样电阻(图中R1)按每安培0.1V的方式计算由电流转化而成的电压值并引入到电流反馈运放(图中U2)正向和反向输入端，形成电流反馈回路，检流电压值同时也经U3放大，再经A/D转换器4进入MCU组合1，做为检测电流值。

采用保护电路能够在MCU组合1发出关闭激光器光通道的信号(光开关控制信号)关闭激光器的同时也切断激光二极管工作电流，并且当系统工作电压工作失衡时(V+V-工作电压不平衡)，保护激光二极管不会因为电流急骤上升而过流烧毁。具体的，由分压器电阻Ra和Rb的中间点输出约-8.5V的负电压，当关闭激光器光通道的信号为高电平时Q12截止，激光管工作电压经R3和D1后，在Q11的G极产生约-6.5V的负电压，此时G极反偏，因此Q11截止，电流受DC SET控制，电流输出。当关闭激光器光通道的信号为低电平时Q12导通，D1导通，Q11正偏导通，N-MOSFET阵列关闭，无电流输出。当V+、V-工作电压输出故障时，分压器电阻Ra和Rb中间点输出变高，由电源内阻拉升到0V左右，D3导通Q11正偏导通，N-MOSFET阵列关闭，无电流输出。当激光管工作电压升高，Ra Rb中间点输出电压相对变高Q11源极电压升高，C2充电，D2导通Q11正偏导通，N-MOSFET阵列关闭，无电流输出。

采用上述技术方案，由于激光管工作电压其正极与系统地连接成共电位点，使电压反馈电路简单工作可靠。同时在电路中不仅加入电流反馈闭环还加入激光两极管PN结正向电压反馈闭环，并把激光两极管工作电压的正极和系统地相连接成共电位点，加入激光两极管驱动保护电路和运放电压平衡检测电路的结合，使半导体激光器电流驱动变得更加稳定。还在电压分压器给出的平衡电压失调时，有效的关闭激光管工作电流，保护泵浦源。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种半导体激光器驱动电路，其特征在于，包括：MCU组合、D/A转换器、泵浦电流控制器、A/D转换器和光路切断开关，所述MCU组合分别与所述D/A转换器、所述A/D转换器和所述光路切断开关连接，所述D/A转换器和所述A/D转换器分别和所述泵浦电流控制器连接；其中，所述MCU组合还通过串口与外部连接，所述泵浦电流控制器与激光泵浦模块连接。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述泵浦电流控制器包括：电压反馈运放、电流反馈运放、保护电路、N-MOSFET功率驱动管阵列、半导体激光管、平衡电源、工作电源和检流取样电阻，所述电压反馈运放分别与所述D/A转换器、所述电流反馈运放以及所述N-MOSFET功率驱动管阵列连接，所述电流反馈运放还分别与所述保护电路、所述N-MOSFET功率驱动管阵列和所述检流取样电阻，所述N-MOSFET功率驱动管阵列还与所述半导体激光管和所述检流取样电阻分别连接，所述平衡电源与保护电路连接，所述工作电源与检流取样电阻连接。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述N-MOSFET功率驱动管阵列包括多个N-MOSFET功率驱动管，每个所述N-MOSFET功率驱动管通过D极和S极关联组成；所述N-MOSFET功率驱动管阵列的G级连接一个电阻R后再连接到电流反馈运放的输出端。

4.根据权利要求2所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述平衡电源包括一正电源和一负电源，所述正电源通过第一分压器电阻连接至所述平衡电源的输出端，所述负电源通过第二分压器电阻连接至所述平衡电源的输出端。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述第一分压器电阻和所述第二分压器电阻的中间点输出电压为-8.5V。

6.根据权利要求2所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述半导体激光管的数量为3个。

7.根据权利要求2所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述电压反馈运放与所述电流反馈运放之间连接有负载电阻；所述N-MOSFET功率驱动管与所述电流反馈运放之间连接有负载电阻。