CN208571225U - 半导体激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体激光器驱动电路，通过相互独立的电流控制电路和温度控制电路分别控制接入的半导体激光器的输入电流大小和工作温度，且电流控制电路的输出电流仅会受到其输入电压的影响，而不会收到半导体激光器的PN结电压的影响，提高了电流控制和温度控制的稳定性，并增强电流控制和温度控制的精度和效率，有利于延长由其驱动的半导体激光器的使用寿命，并使得由其驱动的半导体激光器能够满足更多实际使用需求，提高对半导体激光器的驱动控制的方便性。

Description

半导体激光器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光器驱动电路。

背景技术

半导体激光器又称为激光二极管(LD，Laser Diode)，是用半导体材料作为工作物质的激光器，其具有体积小、寿命长、发光效率高等优点，并且可以采用简单的注入电流方式进行驱动，其工作电压和电流与集成电路兼容，可与集成电路单片集成。故半导体激光器已成为目前最实用、最重要的一类激光器，并已被广泛应用于光纤通信、光线传感、激光测距和激光雷达等方面。

一般的半导体激光器的输出激光功率和激光波长与其输入电流大小及工作温度相关，也即，在工作温度恒定的情况下，半导体激光器的输入电流越大，其输出的激光功率就越大，激光波长越长；在输入电流恒定的情况下，半导体激光器的工作温度越高，其输出的激光功率就越小，激光波长越长。因此，如果要获得稳定的功率和特定波长的激光输出，就需要对半导体激光器的输入电流和工作温度进行控制。

由于半导体激光器长时间工作后，其PN结正向电压会随着时间发生变化，现有用于半导体激光器的驱动电路实现对半导体激光器的电流控制往往只是引入电流反馈闭环，使得半导体激光器的工作电流会随着PN结正弦电压改变而改变。这样的电流控制方式在实际过程中对电流的控制并不十分稳定，一旦出现不稳定的情况很容易造成半导体激光器烧毁。

实用新型内容

为解决上述现有技术的缺点和不足，本实用新型提供了一种半导体激光器驱动电路，通过相互独立的电流控制电路和温度控制电路分别控制接入的半导体激光器的输入电流大小和工作温度，且电流控制电路的输出电流仅会受到其输入电压的影响，而不会收到半导体激光器的PN结电压的影响，提高了电流控制和温度控制的稳定性，并增强电流控制和温度控制的精度和效率，有利于延长由其驱动的半导体激光器的使用寿命，并使得由其驱动的半导体激光器能够满足更多实际使用需求，提高对半导体激光器的驱动控制的方便性。

一种半导体激光器驱动电路，包括电流控制电路和温度控制电路；

所述电流控制电路包括正极电流电路和负极电流电路；所述正极电流电路用于输出固定的正极电流，为所需驱动的半导体激光器的正极提供正极电流；所述负极电流电路用于输出可控的负极电流，其包括依次电连接的第一可变电压输出电路、电压放大电路和电流驱动电路；所述第一可变电压输出电路的输出电压经过电压放大电路放大处理后，经过电流驱动电路输出负极电流，为所需驱动的半导体激光器的负极提供负极电流；通过改变第一可变电压输出电路的输出电压大小，调节所述负极电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的输入电流大小的控制；

所述温度控制电路包括第二可变电压输出电路、热敏电阻电压检测电路、比较放大电路、PWM信号输出电路和温控电流驱动电路；所述第二可变电压输出电路用于输出可控的温控电压；所述热敏电阻电压检测电路的输入端接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚，用于检测所需驱动的半导体激光器的热敏电阻的当前电压，及所述热敏电阻电压检测电路的输出端输出被测热敏电阻电压；所述第二可变电压输出电路输出的温控电压和所述热敏电阻电压检测电路检测得到的热敏电阻电压分别输入到所述比较放大电路中，由比较放大电路进行比较放大处理后，得到控制信号，并输入至所述PWM信号输出电路；所述PWM信号输出电路根据所述控制信号输出相应的PWM信号，并经过温控电流驱动电路向所需驱动的半导体激光器的制冷器提供温控电流；通过改变第二可变电压输出电路输出的温控电压大小，调节所述温控电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的工作温度的控制。

由此，相对于现有技术，本实用新型半导体激光器驱动电路通过相互独立的电流控制电路和温度控制电路分别控制接入的半导体激光器的输入电流大小和工作温度，且电流控制电路的输出电流仅会受到其输入电压的影响，而不会收到半导体激光器的PN结电压的影响，提高了电流控制和温度控制的稳定性，并增强电流控制和温度控制的精度和效率，有利于延长由其驱动的半导体激光器的使用寿命，并使得由其驱动的半导体激光器能够满足更多实际使用需求，提高对半导体激光器的驱动控制的方便性。

进一步，所述正极电流电路包括第一电容、第一极性电容、二极管、P沟道场效应管、第一电阻、第二极性电容、第二电容和第二电阻；所述第一电容的两端分别接地和接入直流电源；所述第一极性电容的负极和所述二极管的负极串接，且第一极性电容的正极和二极管的正极分别与第一电容的电源接入端和接地端电连接；所述P沟道场效应管的源极与所述第一极性电容的正极电连接，栅极同时与第一极性电容的负极和第一电阻的一端电连接，漏极与第二极性电容的正极电连接；所述第一电阻的另一端与二极管的正极共地；所述第二极性电容的负极与第一电阻的接地端共地；所述第二电容与第二极性电容并联；所述第二电阻一端与所述第二电容中接入第二极性电容正极的一端电连接，另一端为正极电流输出端。通过此处限定，不仅有利于驱动电路的简化，而且还保证了电流控制的精度。

进一步，所述第一可变电压输出电路包括可变电压输出电路和电压跟随电路；

所述可变电压输出电路包括第一分压电阻、第一滑动变阻器和第二分压电阻；所述第一分压电阻一端接入直流电源，另一端与所述第一滑动变阻器中位于下方的一接线柱串接；所述第二分压电阻的一端接地，另一端与所述第一滑动变阻器中位于下方的另一接线柱串接；所述第一滑动变阻器中位于上方的一接线柱引出一可变电压输出端；

所述电压跟随电路包括第一跟随电阻、跟随电容、第一放大器和第二跟随电阻；所述第一跟随电阻的一端接入所述可变电压输出端，另一端与所述跟随电容的一端并接后接入所述第一放大器的同相输入端；所述跟随电容的另一端接地；所述第一放大器的反相输入端通过所述第二跟随电阻与其输出端电连接，且第一放大器的工作电源输入端和接地端悬空，输出端输出电压信号。

通过利用可变电压输出电路和电压跟随电路共同形成第一可变电压输出电路，实现了通过结构简单的可变电压输出电路即可实现对驱动电流的大小可控，方便操作，而且通过利用电压跟随电路对可变电压输出电路输出的电压进行跟随后再输入到后级电路，有利于隔离上级电路对后级电路的影响，从而进一步提高了对驱动电流控制的精确度。

进一步，所述电压放大电路包括第二放大器、第一放大电容、第二放大电容和第一放大电阻；所述第二放大器的同相输入端接入所述第一放大器的输出端，反相输入端依次通过第二放大电容和第一放大电阻与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源，接地端接地，输出端输出电压放大信号；所述第一放大电容一端接入第二放大器的工作电源输入端，另一端接地。通过此处限定，不仅简化电压放大电路的结构，而且还能保证输出的电压信号的稳定性，以确保后续电流输出的稳定性。

进一步，所述电流驱动电路包括第一驱动电阻、第二驱动电阻、第三驱动电阻、N沟道场效应管和功率电阻；所述第一驱动电阻一端接入所述第二放大器的输出端，另一端接入所述N沟道场效应管的栅极；所述第二驱动电阻的一端接地，另一端接入所述N沟道场效应管的栅极；所述第三驱动电阻一端接入所述第二放大器的反相输入端，另一端接入所述N沟道场效应管的源极；所述N沟道场效应管的源极通过功率电阻接地，漏极为负极电流输出端。通过此处限定，有利于进一步简化了电流控制电路。

进一步，本实用新型半导体激光器驱动电路还包括电压瞬变抑制电路；所述电压瞬变抑制电路包括抑制电容和两TVS管；所述抑制电容两端分别与所述正极电流电路的正极电流输出端和所述负极电流电路的负极电流输出端电连接；所述两TVS管的负极相互电连接，正极分别与所述正极电流电路的正极电流输出端和所述负极电流电路的负极电流输出端电连接。通过此处限定，有利于保证输出的正极电流和负极电流的稳定性，使两个电极之间位于一个特定的电压上，避免后级电路受到冲击，有利于进一步提高被驱动的半导体激光器的工作稳定性和使用寿命。

进一步，所述第二可变电压输出电路包括温控电压输出电路和温控电压跟随电路；

所述温控电压输出电路包括第一温控分压电阻、第二滑动变阻器和第二温控分压电阻；所述第一温控分压电阻一端接入直流电源，另一端与所述第二滑动变阻器中位于下方的一接线柱串接；所述第二温控分压电阻一端接地，另一端与所述第二滑动变阻器中位于下方的另一接线柱串接；所述第二滑动变阻器中位于上方的一接线柱引出一温控电压输出端；

所述温控电压跟随电路包括第一温控跟随电阻、温控跟随电容、温控放大器和第二温控跟随电阻；所述第一温控跟随电阻一端接入所述温控电压输出端，另一端与所述温控跟随电容的一端并接后接入所述温控放大器的同相输入端；所述温控跟随电容的另一端接地；所述温控放大器的反相输入端通过第二温控跟随电阻与其输出端电连接，且温控放大器的工作电源输入端和接地端悬空，输出端通过第二温控跟随电阻输出温控电压信号。

通过利用温控电压输出电路和温控电压跟随电路共同形成第二可变电压输出电路，实现了通过结构简单的温控电压输出电路即可实现对温控电压的大小可控，方便操作，而且通过利用温控电压跟随电路对温控电压输出电路输出的温控电压进行跟随后再输入到后级电路，有利于隔离上级电路对后级电路的影响，从而进一步提高了对温控电压控制的精确度。

所述热敏电阻电压检测电路包括放大器、第一检测电阻、第二检测电阻、第三检测电阻、第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容；所述放大器的同相输入端与第一检测电阻的一端电连接，反相输入端通过第二检测电阻与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源，接地端接地，输出端通过第三检测电阻输出被测热敏电阻电压；所述第一检测电容一端接地，另一端接入所述放大器的同相输入端；所述第二检测电容一端接地，另一端接入所述放大器的工作电源输入端；所述第三检测电容一端接地，另一端接入所述第一检测电阻的另一端，并为检测信号输入端，用于接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚。通过此处限定，不仅有利于简化检测电路，而且还利用检测反馈实现温控，能够更好地提高温控的合理性。

进一步，所述比较放大电路包括LTC2053仪表放大器、比较分压电阻、第一比较电容、第二比较电容、第三比较电容、第一比较电阻、第四比较电容、第二比较电阻和第三比较电阻；所述LTC2053仪表放大器的引脚+IN通过所述比较分压电阻与所述检测信号输入端电连接，引脚-IN接入所述温控电压信号，引脚V+接入直流电源，引脚V-和引脚CLK接地，引脚RG通过并联的第一比较电阻和第四比较电容与引脚OUT电连接，引脚OUT与第四比较电容的连接节点输出所述控制信号；所述第一比较电容一端电连接于所述LTC2053仪表放大器的引脚+IN和比较分压电阻之间，另一端接地；所述第二比较电容一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚-IN电连接，另一端接地；所述第三比较电容的一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚V+电连接，另一端接地；所述第二比较电阻一端与所述检测信号输入端电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚REF电连接；所述第三比较电阻一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚REF电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚RG电连接。通过此处限定，进一步简化了温度控制电路的结构，也使得温控精度更高。

进一步，所述PWM信号输出电路包括LTC1923脉冲宽度调制器；所述温控电流驱动电路包括第一SI9801场效应管、第二SI9801场效应管、第一滤波电容、第二滤波电容、第一滤波电感、第二滤波电感、第一输出端电容、第二输出端电容和第三输出端电容；

所述LTC1923脉冲宽度调制器的引脚Vthrm接入所述LTC2053仪表放大器的引脚IN+，引脚CNTRL接入所述控制信号，引脚CS-接地，引脚CS+通过一电阻与引脚CS-电连接；

所述第一SI9801场效应管的引脚S1接入所述LTC1923脉冲宽度调制器的引脚CS+与所述电阻之间的连接节点，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚NDRVA，其引脚S2接入第二SI9801场效应管的引脚S2，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚PDRVB，其4个引脚D都接入所述第一滤波电感的一端；

所述第二SI9801场效应管的引脚S1与所述第一SI9801场效应管的引脚S1电连接，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚NDRVB，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚PDRVA，其4个引脚D都接入所述第二滤波电感的一端；

所述第一滤波电容和第二滤波电容相互并联形成并联电容组；该并联电容组的一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S2之间，并接入一直流电源，另一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S1之间；

所述第一滤波电感的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器的引脚TEC-电连接，并为第一输出端；

所述第二滤波电感的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器的引脚TEC+电连接，并为第二输出端；

所述第一输出端电容两端分别与第一输出端和第二输出端电连接；所述第二输出端电容和第三输出端电容的一端分别接地，另一端分别与所述第一输出端电容的两端电连接；且第二输出端电容和第三输出端电容分别与第一输出端电容之间的连接节点为正温控电流输出端和负温控电流输出端；

且/或，所述热敏电阻电压检测电路的输出端通过第三检测电阻输出被测热敏电阻电压至一电压显示器，由电压显示器显示当前被测热敏电阻电压。

通过对PWM信号输出电路和温控电流驱动电路的限定，不仅能够简化整个驱动电路的结构，而且还避免了信号不稳定对温度控制电路的影响，有利于进一步提高温控精度，更好地驱动半导体激光器。通过增设电压显示器，实时对热敏电阻电压检测电路检测得到的当前被测热敏电阻电压进行检测，有利于能够直观地获取当前被测热敏电阻电压，而快速得知是否与预设电压值一致，更便于温度控制操作和提高温度控制的准确性。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

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示意图；

图2为本实用新型半导体激光器驱动电路的电流控制电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型半导体激光器驱动电路的温度控制电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型半导体激光器驱动电路接入半导体激光器时的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型提供了一种半导体激光器驱动电路，其包括电流控制电路和温度控制电路。

所述电流控制电路包括正极电流电路1和负极电流电路2。所述正极电流电路1用于输出固定的正极电流，为所需驱动的半导体激光器的正极提供正极电流。所述负极电流电路2用于输出可控的负极电流，其包括依次电连接的第一可变电压输出电路21、电压放大电路22和电流驱动电路23。所述第一可变电压输出电路21的输出电压经过电压放大电路22放大处理后，经过电流驱动电路23输出负极电流，为所需驱动的半导体激光器的负极提供负极电流。通过改变第一可变电压输出电路21的输出电压大小，调节所述负极电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的输入电流大小的控制。

所述温度控制电路包括第二可变电压输出电路3、热敏电阻电压检测电路4、比较放大电路5、PWM信号输出电路6和温控电流驱动电路7。所述第二可变电压输出电路3用于输出可控的温控电压。所述热敏电阻电压检测电路4的输入端接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚，用于检测所需驱动的半导体激光器的热敏电阻的当前电压，及所述热敏电阻电压检测电路4的输出端输出被测热敏电阻电压。所述第二可变电压输出电路3输出的温控电压和所述热敏电阻电压检测电路4检测得到的热敏电阻电压分别输入到所述比较放大电路5中，由比较放大电路5进行比较放大处理后，得到控制信号，并输入至所述PWM信号输出电路6。所述PWM信号输出电路6根据所述控制信号输出相应的PWM信号，并经过温控电流驱动电路7向所需驱动的半导体激光器的制冷器提供温控电流。通过改变第二可变电压输出电路3输出的温控电压大小，调节所述温控电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的工作温度的控制。

由此，本实用新型仅需要通过调节第一可变电压输出电路21输出的电压大小，即可对所述负极电流大小的调节，从而实现对所需驱动的半导体激光器的输入电流大小的控制；同理，也仅需要通过调节第二可变电压输出电路3输出的温控电压大小，即可对温控电流大小进行调节，从而实现对所需驱动的半导体激光器的工作温度的控制。

以下，为了使本实用新型半导体激光器驱动电路具有较高的便携性的同时，也具有更好的驱动精度、驱动效率和驱动稳定性，以更好地延长由其驱动的半导体激光器的使用寿命，本实施例对所述半导体激光器驱动电路进行了更好地完善，也即：

一、电流控制电路部分，驱动电路范围为100mA～1000mA，请同时参阅图2；

具体地，所述正极电流电路1包括第一电容C18、第一极性电容C14、二极管D2、P沟道场效应管Q3、第一电阻R11、第二极性电容C16、第二电容C20和第二电阻R10。所述第一电容C18的两端分别接地和接入直流电源+5V。所述第一极性电容C14的负极和所述二极管D2的负极串接，且第一极性电容C14的正极和二极管D2的正极分别与第一电容C18的电源接入端和接地端电连接。所述P沟道场效应管Q3的源极与所述第一极性电容C14的正极电连接，栅极同时与第一极性电容C14的负极和第一电阻R11的一端电连接，漏极与第二极性电容C16的正极电连接。所述第一电阻R11的另一端与二极管D2的正极共地。所述第二极性电容C16的负极与第一电阻R11的接地端共地。所述第二电容C20与第二极性电容C16并联。所述第二电阻R10一端与所述第二电容C20中接入第二极性电容C16正极的一端电连接，另一端为正极电流输出端Io+。

在本实施例中，所述P沟道场效应管Q3为P-Channel MOSFET场效应管。

具体地，所述第一可变电压输出电路21包括可变电压输出电路和电压跟随电路。

所述可变电压输出电路包括第一分压电阻R24、第一滑动变阻器R25和第二分压电阻R26。所述第一分压电阻R24一端接入直流电源+5V，另一端与所述第一滑动变阻器R25中位于下方的一接线柱串接。所述第二分压电阻R26的一端接地，另一端与所述第一滑动变阻器R25中位于下方的另一接线柱串接。所述第一滑动变阻器R25中位于上方的一接线柱引出一可变电压输出端。

所述电压跟随电路包括第一跟随电阻R8、跟随电容C44、第一放大器U1A和第二跟随电阻R36。所述第一跟随电阻R8的一端接入所述可变电压输出端，另一端与所述跟随电容C44的一端并接后接入所述第一放大器U1A的同相输入端。所述跟随电容C44的另一端接地。所述第一放大器U1A的反相输入端通过所述第二跟随电阻R36与其输出端电连接，且第一放大器U1A的工作电源输入端和接地端悬空，输出端输出电压信号。

具体地，所述电压放大电路22包括第二放大器U1B、第一放大电容C1、第二放大电容C2和第一放大电阻R3。所述第二放大器U1B的同相输入端接入所述第一放大器U1A的输出端，反相输入端依次通过第二放大电容C2和第一放大电阻R3与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源+5V，接地端接地，输出端输出电压放大信号。所述第一放大电容C1一端接入第二放大器U1B的工作电源输入端，另一端接地。

具体地，所述电流驱动电路23包括第一驱动电阻R4、第二驱动电阻R2、第三驱动电阻R6、N沟道场效应管Q1和功率电阻R7。所述第一驱动电阻R4一端接入所述第二放大器U1B的输出端，另一端接入所述N沟道场效应管Q1的栅极。所述第二驱动电阻R2的一端接地，另一端接入所述N沟道场效应管Q1的栅极。所述第三驱动电阻R6一端接入所述第二放大器U1B的反相输入端，另一端接入所述N沟道场效应管Q1的源极。所述N沟道场效应管Q1的源极通过功率电阻R7接地，漏极为负极电流输出端Io-。

为保证输出的正极电流和负极电流的稳定性，使两个电极之间位于一个特定的电压上，避免后级电路受到冲击，有利于进一步提高被驱动的半导体激光器的工作稳定性和使用寿命，作为一种更优的技术方案，本实用新型半导体激光器驱动电路还包括电压瞬变抑制电路。所述电压瞬变抑制电路包括抑制电容C12和两TVS管。所述抑制电容C12两端分别与所述正极电流电路1的正极电流输出端Io+和所述负极电流电路2的负极电流输出端Io-电连接。所述两TVS管的负极相互电连接，正极分别与所述正极电流电路1的正极电流输出端Io+和所述负极电流电路2的负极电流输出端Io-电连接。

本实施例中，所述第一放大器U1A、第二放大器U1B都为AD8607器件，即为高精度、微功率、轨对轨输入/输出双路放大器。所述N沟道场效应管Q1为TIP41C型号的NPN场效应管。

二、温度控制电路部分，温度精度小于0.1℃，请同时参阅图3；

具体地，所述第二可变电压输出电路3包括温控电压输出电路和温控电压跟随电路。

所述温控电压输出电路包括第一温控分压电阻R31、第二滑动变阻器R32和第二温控分压电阻R37。所述第一温控分压电阻R31一端接入直流电源+5V，另一端与所述第二滑动变阻器R32中位于下方的一接线柱串接。所述第二温控分压电阻R37一端接地，另一端与所述第二滑动变阻器R32中位于下方的另一接线柱串接。所述第二滑动变阻器R32中位于上方的一接线柱引出一温控电压输出端。

所述温控电压跟随电路包括第一温控跟随电阻R30、温控跟随电容C43、温控放大器U2B和第二温控跟随电阻R34。所述第一温控跟随电阻R30一端接入所述温控电压输出端，另一端与所述温控跟随电容C43的一端并接后接入所述温控放大器U2B的同相输入端。所述温控跟随电容C43的另一端接地。所述温控放大器U2B的反相输入端通过第二温控跟随电阻R34与其输出端电连接，且温控放大器U2B的工作电源输入端和接地端悬空，输出端通过第二温控跟随电阻R34输出温控电压信号DAC1。

具体地，所述热敏电阻电压检测电路4包括放大器U2A、第一检测电阻R5、第二检测电阻R1、第三检测电阻R35、第一检测电容C10、第二检测电容C9和第三检测电容C11。所述放大器U2A的同相输入端与第一检测电阻R5的一端电连接，反相输入端通过第二检测电阻R1与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源+5V，接地端接地，输出端通过第三检测电阻R35输出被测热敏电阻电压。所述第一检测电容C10一端接地，另一端接入所述放大器U2A的同相输入端。所述第二检测电容C9一端接地，另一端接入所述放大器U2A的工作电源输入端。所述第三检测电容C11一端接地，另一端接入所述第一检测电阻R5的另一端，并为检测信号输入端THREM，用于接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚。

具体地，所述比较放大电路5包括LTC2053仪表放大器U7、比较分压电阻R18、第一比较电容C29、第二比较电容C41、第三比较电容C25、第一比较电阻R20、第四比较电容C32、第二比较电阻R17和第三比较电阻R22。所述LTC2053仪表放大器U7的引脚+IN通过所述比较分压电阻R18与所述检测信号输入端THREM电连接，引脚-IN接入所述温控电压信号DAC1，引脚V+接入直流电源，引脚V-和引脚CLK接地，引脚RG通过并联的第一比较电阻R20和第四比较电容C32与引脚OUT电连接，引脚OUT与第四比较电容C32的连接节点输出所述控制信号。所述第一比较电容C29一端电连接于所述LTC2053仪表放大器U7的引脚+IN和比较分压电阻R18之间，另一端接地。所述第二比较电容C41一端与所述LTC2053仪表放大器U7的引脚-IN电连接，另一端接地。所述第三比较电容C25的一端与所述LTC2053仪表放大器U7的引脚V+电连接，另一端接地。所述第二比较电阻R17一端与所述检测信号输入端THREM电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器U7的引脚REF电连接。所述第三比较电阻R22一端与所述LTC2053仪表放大器U7的引脚REF电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器U7的引脚RG电连接。

具体地，所述PWM信号输出电路6包括LTC1923脉冲宽度调制器及使得LTC1923脉冲宽度调制器能够正常工作的外置电路，由于其外置电路与现有使得LTC1923脉冲宽度调制器能够正常工作的外置电路相同，故在此不赘诉。所述LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚Vthrm接入所述LTC2053仪表放大器U7的引脚IN+，引脚CNTRL接入所述控制信号，引脚CS-接地，引脚CS+通过一电阻R21与引脚CS-电连接。

具体地，所述温控电流驱动电路7包括第一SI9801场效应管U4、第二SI9801场效应管U5、第一滤波电容C26、第二滤波电容C27、第一滤波电感L3、第二滤波电感L4、第一输出端电容C15、第二输出端电容C13和第三输出端电容C19。

所述第一SI9801场效应管U4的引脚S1接入所述LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚CS+与所述电阻R21之间的连接节点，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚NDRVA，其引脚S2接入第二SI9801场效应管U5的引脚S2，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚PDRVB，其4个引脚D都接入所述第一滤波电感L3的一端。

所述第二SI9801场效应管U5的引脚S1与所述第一SI9801场效应管U4的引脚S1电连接，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚NDRVB，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚PDRVA，其4个引脚D都接入所述第二滤波电感L4的一端。

所述第一滤波电容C26和第二滤波电容C27相互并联形成并联电容组；该并联电容组的一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S2之间，并接入一直流电源+5V，另一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S1之间。

所述第一滤波电感L3的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚TEC-电连接，并为第一输出端。

所述第二滤波电感L4的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器U6的引脚TEC+电连接，并为第二输出端。

所述第一输出端电容C15两端分别与第一输出端和第二输出端电连接。所述第二输出端电容C13和第三输出端电容C19的一端分别接地，另一端分别与所述第一输出端电容C15的两端电连接；且第二输出端电容C13和第三输出端电容C19分别与第一输出端电容C15之间的连接节点为正温控电流输出端TEC+和负温控电流输出端TEC-。

在本实施例中，所述放大器U2A和所述温控放大器U2B都为AD8607器件，即为高精度、微功率、轨对轨输入/输出双路放大器。且在各个电压跟随电路中，所应用到的AD8607器件的放大倍数都为1，以实现电压跟随作用。

为实时对热敏电阻电压检测电路4检测得到的当前被测热敏电阻电压进行检测，以能够直观地获取当前被测热敏电阻电压，而快速得知是否与预设电压值一致，更便于温度控制操作和提高温度控制的准确性，作为一种更优的技术方案，所述热敏电阻电压检测电路4的输出端通过第三检测电阻R35输出被测热敏电阻电压至一电压检测电路，可以检测被测热敏电阻的电压值，或者，输出至一电压显示器，由电压显示器显示当前被测热敏电阻电压。其中，所述电压显示器可以为示波器，也可以为万用电表。

本实施例中，各个直流电源都是由5V/4A的开关电源提供的。

以下，分别简单说明以下本实用新型半导体激光器驱动电路的电流控制电路和温度控制电路的控制原理：

请参阅图4，首先，将需要驱动的半导体激光器接入到本实用新型的驱动电路中，以下以14pin的蝶形封装半导体激光器8为例说明其是如何接入到本实用新型的驱动电路中的——将14pin的蝶形封装半导体激光器8的引脚TEC(+)和TEC(-)分别与所述正温控电流输出端TEC+和负温控电流输出端TEC-电连接，其两引脚themirtor分别与所述检测信号输入端THREM和地电连接，其引脚LD(+)和LD(-)分别与所述正极电流输出端Io+和所述负极电流输出端Io-电连接，由此即实现蝶形封装半导体激光器的接入。

1、在恒温下，需要对输入到蝶形封装半导体激光器的输入电流大小进行控制时，通过电流控制电路改变蝶形封装半导体激光器的输入电流大小，也即，通过改变第一滑动变阻器R25的阻值，而改变其可变电压输出端输出的电压大小，设定所需的预设电压，然后利用电压跟随电路进行电压跟随和电路隔离，也即，已经预设好的预设电压会输入到第一放大器U1A的同相输入端，此时第一放大器U1A的反相输入端与其同相输入端的输入电压相同，流过功率电阻R7的电流与该预设电压相关，且流过功率电阻R7的电流与蝶形封装半导体激光器的输入电流相同。故只需要通过调节第一滑动变阻器R25即可实现对半导体激光器的驱动电流的调控。

2、在恒流下，需要对输入到蝶形封装半导体激光器的工作温度高低进行控制时，通过温度控制电路改变半导体激光器的工作温度高低，也即，通过改变第二滑动变阻器R32的阻值，而控制温度电压输出端输出不同的电压值，这些不同的电压值即代表了不同的控制温度。在半导体激光器接入到本实用新型的驱动电路中后，半导体激光器内置的热敏电阻与所述比较分压电阻R18组成分压网络，则半导体激光器内部温度变化时，其内置的热敏电阻的阻值也会发生变化，从而导致输入到LTC2053仪表放大器U7的引脚+IN的电压也会发生变化，则LTC2053仪表放大器U7将比较引脚+IN输入的电压和引脚-IN输入的温控信号DAC1(也即当前预设电压)的不同，并将结果，也即将处理得到的控制信号输出到LTC1923脉冲宽度调制器的控制引脚，即引脚CNTRL。此时，LTC1923脉冲宽度调制器会根据控制信号输出不同占空比的PWM信号，从而控制第一SI9801场效应管U4和第二SI9801场效应管U5的开和关(也即导通和截止)；然后第一SI9801场效应管U4和第二SI9801场效应管U5的输出信号分别经过第一滤波电感L3和第二滤波电感L4的滤波处理，最终输出相应的控制电流，从而使流过半导体激光器内置的制冷器TEC的电流有效值和电流方向发生改变，由此实现对半导体激光器的工作温度的控制。

另外，在上述对半导体激光器的驱动过程中，本实用新型还可以增设激光器固定支架，对激光器进行固定，更方便对激光器进行测试和驱动。

相对于现有技术，本实用新型半导体激光器驱动电路通过相互独立的电流控制电路和温度控制电路分别控制接入的半导体激光器的输入电流大小和工作温度，且电流控制电路的输出电流仅会受到其输入电压的影响，而不会收到半导体激光器的PN结电压的影响，提高了电流控制和温度控制的稳定性，并增强电流控制和温度控制的精度和效率，有利于延长由其驱动的半导体激光器的使用寿命，并使得由其驱动的半导体激光器能够满足更多实际使用需求，提高对半导体激光器的驱动控制的方便性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体激光器驱动电路，其特征在于：包括电流控制电路和温度控制电路；

所述电流控制电路包括正极电流电路和负极电流电路；所述正极电流电路用于输出固定的正极电流，为所需驱动的半导体激光器的正极提供正极电流；所述负极电流电路用于输出可控的负极电流，其包括依次电连接的第一可变电压输出电路、电压放大电路和电流驱动电路；所述第一可变电压输出电路的输出电压经过电压放大电路放大处理后，经过电流驱动电路输出负极电流，为所需驱动的半导体激光器的负极提供负极电流；通过改变第一可变电压输出电路的输出电压大小，调节所述负极电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的输入电流大小的控制；

所述温度控制电路包括第二可变电压输出电路、热敏电阻电压检测电路、比较放大电路、PWM信号输出电路和温控电流驱动电路；所述第二可变电压输出电路用于输出可控的温控电压；所述热敏电阻电压检测电路的输入端接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚，用于检测所需驱动的半导体激光器的热敏电阻的当前电压，及所述热敏电阻电压检测电路的输出端输出被测热敏电阻电压；所述第二可变电压输出电路输出的温控电压和所述热敏电阻电压检测电路检测得到的热敏电阻电压分别输入到所述比较放大电路中，由比较放大电路进行比较放大处理后，得到控制信号，并输入至所述PWM信号输出电路；所述PWM信号输出电路根据所述控制信号输出相应的PWM信号，并经过温控电流驱动电路向所需驱动的半导体激光器的制冷器提供温控电流；通过改变第二可变电压输出电路输出的温控电压大小，调节所述温控电流的大小，实现对所需驱动的半导体激光器的工作温度的控制。

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：所述正极电流电路包括第一电容、第一极性电容、二极管、P沟道场效应管、第一电阻、第二极性电容、第二电容和第二电阻；所述第一电容的两端分别接地和接入直流电源；所述第一极性电容的负极和所述二极管的负极串接，且第一极性电容的正极和二极管的正极分别与第一电容的电源接入端和接地端电连接；所述P沟道场效应管的源极与所述第一极性电容的正极电连接，栅极同时与第一极性电容的负极和第一电阻的一端电连接，漏极与第二极性电容的正极电连接；所述第一电阻的另一端与二极管的正极共地；所述第二极性电容的负极与第一电阻的接地端共地；所述第二电容与第二极性电容并联；所述第二电阻一端与所述第二电容中接入第二极性电容正极的一端电连接，另一端为正极电流输出端。

3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述第一可变电压输出电路包括可变电压输出电路和电压跟随电路；

所述可变电压输出电路包括第一分压电阻、第一滑动变阻器和第二分压电阻；所述第一分压电阻一端接入直流电源，另一端与所述第一滑动变阻器中位于下方的一接线柱串接；所述第二分压电阻的一端接地，另一端与所述第一滑动变阻器中位于下方的另一接线柱串接；所述第一滑动变阻器中位于上方的一接线柱引出一可变电压输出端；

所述电压跟随电路包括第一跟随电阻、跟随电容、第一放大器和第二跟随电阻；所述第一跟随电阻的一端接入所述可变电压输出端，另一端与所述跟随电容的一端并接后接入所述第一放大器的同相输入端；所述跟随电容的另一端接地；所述第一放大器的反相输入端通过所述第二跟随电阻与其输出端电连接，且第一放大器的工作电源输入端和接地端悬空，输出端输出电压信号。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述电压放大电路包括第二放大器、第一放大电容、第二放大电容和第一放大电阻；所述第二放大器的同相输入端接入所述第一放大器的输出端，反相输入端依次通过第二放大电容和第一放大电阻与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源，接地端接地，输出端输出电压放大信号；所述第一放大电容一端接入第二放大器的工作电源输入端，另一端接地。

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：所述电流驱动电路包括第一驱动电阻、第二驱动电阻、第三驱动电阻、N沟道场效应管和功率电阻；所述第一驱动电阻一端接入所述第二放大器的输出端，另一端接入所述N沟道场效应管的栅极；所述第二驱动电阻的一端接地，另一端接入所述N沟道场效应管的栅极；所述第三驱动电阻一端接入所述第二放大器的反相输入端，另一端接入所述N沟道场效应管的源极；所述N沟道场效应管的源极通过功率电阻接地，漏极为负极电流输出端。

6.根据权利要求1～2或4～5任一项所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：还包括电压瞬变抑制电路；所述电压瞬变抑制电路包括抑制电容和两TVS管；所述抑制电容两端分别与所述正极电流电路的正极电流输出端和所述负极电流电路的负极电流输出端电连接；所述两TVS管的负极相互电连接，正极分别与所述正极电流电路的正极电流输出端和所述负极电流电路的负极电流输出端电连接。

7.根据权利要求1～2或4～5任一项所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述第二可变电压输出电路包括温控电压输出电路和温控电压跟随电路；

所述温控电压输出电路包括第一温控分压电阻、第二滑动变阻器和第二温控分压电阻；所述第一温控分压电阻一端接入直流电源，另一端与所述第二滑动变阻器中位于下方的一接线柱串接；所述第二温控分压电阻一端接地，另一端与所述第二滑动变阻器中位于下方的另一接线柱串接；所述第二滑动变阻器中位于上方的一接线柱引出一温控电压输出端；

所述温控电压跟随电路包括第一温控跟随电阻、温控跟随电容、温控放大器和第二温控跟随电阻；所述第一温控跟随电阻一端接入所述温控电压输出端，另一端与所述温控跟随电容的一端并接后接入所述温控放大器的同相输入端；所述温控跟随电容的另一端接地；所述温控放大器的反相输入端通过第二温控跟随电阻与其输出端电连接，且温控放大器的工作电源输入端和接地端悬空，输出端通过第二温控跟随电阻输出温控电压信号。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述热敏电阻电压检测电路包括放大器、第一检测电阻、第二检测电阻、第三检测电阻、第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容；所述放大器的同相输入端与第一检测电阻的一端电连接，反相输入端通过第二检测电阻与输出端电连接，工作电源输入端接入直流电源，接地端接地，输出端通过第三检测电阻输出被测热敏电阻电压；所述第一检测电容一端接地，另一端接入所述放大器的同相输入端；所述第二检测电容一端接地，另一端接入所述放大器的工作电源输入端；所述第三检测电容一端接地，另一端接入所述第一检测电阻的另一端，并为检测信号输入端，用于接入所需驱动的半导体激光器的一热敏电阻引脚。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述比较放大电路包括LTC2053仪表放大器、比较分压电阻、第一比较电容、第二比较电容、第三比较电容、第一比较电阻、第四比较电容、第二比较电阻和第三比较电阻；所述LTC2053仪表放大器的引脚+IN通过所述比较分压电阻与所述检测信号输入端电连接，引脚-IN接入所述温控电压信号，引脚V+接入直流电源，引脚V-和引脚CLK接地，引脚RG通过并联的第一比较电阻和第四比较电容与引脚OUT电连接，引脚OUT与第四比较电容的连接节点输出所述控制信号；所述第一比较电容一端电连接于所述LTC2053仪表放大器的引脚+IN和比较分压电阻之间，另一端接地；所述第二比较电容一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚-IN电连接，另一端接地；所述第三比较电容的一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚V+电连接，另一端接地；所述第二比较电阻一端与所述检测信号输入端电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚REF电连接；所述第三比较电阻一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚REF电连接，另一端与所述LTC2053仪表放大器的引脚RG电连接。

10.根据权利要求9所述的半导体激光器驱动电路，其特征在于：所述PWM信号输出电路包括LTC1923脉冲宽度调制器；所述温控电流驱动电路包括第一SI9801场效应管、第二SI9801场效应管、第一滤波电容、第二滤波电容、第一滤波电感、第二滤波电感、第一输出端电容、第二输出端电容和第三输出端电容；

所述LTC1923脉冲宽度调制器的引脚Vthrm接入所述LTC2053仪表放大器的引脚IN+，引脚CNTRL接入所述控制信号，引脚CS-接地，引脚CS+通过一电阻与引脚CS-电连接；

所述第一SI9801场效应管的引脚S1接入所述LTC1923脉冲宽度调制器的引脚CS+与所述电阻之间的连接节点，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚NDRVA，其引脚S2接入第二SI9801场效应管的引脚S2，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚PDRVB，其4个引脚D都接入所述第一滤波电感的一端；

所述第二SI9801场效应管的引脚S1与所述第一SI9801场效应管的引脚S1电连接，其引脚G1接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚NDRVB，其引脚G2接入LTC1923脉冲宽度调制器的引脚PDRVA，其4个引脚D都接入所述第二滤波电感的一端；

所述第一滤波电容和第二滤波电容相互并联形成并联电容组；该并联电容组的一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S2之间，并接入一直流电源，另一端电连接于两SI9801场效应管的引脚S1之间；

所述第一滤波电感的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器的引脚TEC-电连接，并为第一输出端；

所述第二滤波电感的另一端与LTC1923脉冲宽度调制器的引脚TEC+电连接，并为第二输出端；

所述第一输出端电容两端分别与第一输出端和第二输出端电连接；所述第二输出端电容和第三输出端电容的一端分别接地，另一端分别与所述第一输出端电容的两端电连接；且第二输出端电容和第三输出端电容分别与第一输出端电容之间的连接节点为正温控电流输出端和负温控电流输出端；

且/或，所述热敏电阻电压检测电路的输出端通过第三检测电阻输出被测热敏电阻电压至一电压显示器，由电压显示器显示当前被测热敏电阻电压。