CN219268125U - 激光器控制电路 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及激光技术领域，提供了一种激光器控制电路。该激光器控制电路包括：电流控制电路，包括电流控制器以及与电流控制器的电流控制端连接且为电流控制器提供电流控制信号的电流控制信号源；降压驱动电路，用于进行直流电压变换，并对激光器负载进行驱动；降压驱动电路，包括构成BUCK电路的第一电容、第一电感、第一二极管和第一开关管，电流控制器的输入端与第一电容连接，电流控制器的输出端与第一开关管的控制端连接，第一电容的两端分别与激光器负载的正接入端和负接入端对应连接，其中，第一电容为金属化薄膜电容，且第一电容的电容值为1微法至10微法。
Description
技术领域
本公开涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光器控制电路。
背景技术
相关技术中，激光器调光电路可以采用电流控制器芯片作为主要元件对输入激光器的控制电流进行大小和时序的调节，从而控制激光器产生激光的强度和时序。
激光器调光电路的激光器负载端一般并联有陶瓷电容，陶瓷电容叠层在特定频率下的压电效应可能会导致电容的机械振动，从而引起啸叫。此外，激光调光电路中的直流转换器的BUCK拓扑结构可能导致激光器调光电路的输出电流的纹波较大。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种激光器控制电路，以解决现有技术中激光器控制电路在工作过程中产生啸叫以及输出电流纹波较大的问题。
为实现上述目的，本公开采用的技术方案是：
本公开实施例提供一种激光器控制电路，该激光器控制电路包括：电流控制电路，包括电流控制器以及与电流控制器的电流控制端连接且为电流控制器提供电流控制信号的电流控制信号源；降压驱动电路，与电流控制器的输入端和输出端连接，用于进行直流电压变换，并对激光器负载进行驱动；降压驱动电路，包括构成BUCK电路的第一电容、第一电感、第一二极管和第一开关管，电流控制器的输入端与第一电容连接，电流控制器的输出端与第一开关管的控制端连接，第一电容的两端分别与激光器负载的正接入端和负接入端对应连接，其中，第一电容为金属化薄膜电容，且第一电容的电容值为1微法至10微法。
在一个实施例中，电流控制器采用型号为MP24894的芯片。
在一个实施例中，第一开关管为N型金属-氧化物-半导体NMOS晶体管。
在一个实施例中，第一电容的电容值为2.2微法。
在一个实施例中，激光器控制电路还包括第一输入滤波电路，第一输入滤波电路连接在电流控制器的电流控制端和地之间，第一输入滤波电路包括并联的第三电容和第三电阻。
在一个实施例中，激光器控制电路还包括输出滤波电路，输出滤波电路连接在第一开关管的控制端的电流输入端和电流输出端之间，输出滤波电路包括第四电容和第四电阻，第四电阻与激光器负载连接，第四电容连接在第四电阻和地之间。
在一个实施例中，第一二极管为肖特基二极管。
在一个实施例中，激光器控制电路还包括并联在第一二极管两端的第四电容。
在一个实施例中，激光器控制电路还包括第二输入滤波电路，第二输入滤波电路连接在电流控制器的电源输入端和地之间，第二输入滤波电路包括第五电容。
在一个实施例中，一个电流控制器与一个激光器负载对应连接，激光器控制电路包括三个电流控制器以及对应的三个激光器负载。
本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在激光器控制电路的负载端设置金属化薄膜电容，避免了使用陶瓷电容导致的啸叫问题，并减少了输出电流的纹波，且第一电容为1微法至10微法，可以减少驱动负载的噪声干扰，从而提高激光器控制电路的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本公开实施例提供的一种激光器控制电路的电路图；
图2是本公开实施例提供的BUCK电路的电路图；
图3是本公开实施例提供的另一种激光器控制电路的电路图。
具体实施方式
为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
下面将结合附图详细说明根据本公开实施例的激光器控制电路。
图1是本公开实施例提供的一种激光器控制电路的电路图；下面结合图1来描述本公开实施例提供的激光器控制电路。
如图1所示，本公开实施例提供一种激光器控制电路，该激光器控制电路包括：
电流控制电路，包括电流控制器U1以及与电流控制器U1的电流控制端连接且为电流控制器U1提供电流控制信号的电流控制信号源。
具体的，电流控制信号源可以提供脉冲宽度控制或者模拟量的电流控制信号。电流控制器具有电流控制端、输入端和输出端，其中，输入端为电流控制器的直流电压输入端，通过对输入电流控制端的电流控制信号进行调节，可以对电流控制器的输出端的输出信号进行调节，从而调整电流控制器的输出电流。
降压驱动电路，与电流控制器U1的输入端和输出端连接，用于进行直流电压变换，并对激光器负载(图中未示出)进行驱动；降压驱动电路，包括构成BUCK电路的第一电容C5、第一电感L1、第一二极管D1和第一开关管Q2，电流控制器的输入端与第一电容连接，电流控制器的输出端与第一开关管的控制端连接，第一电容的两端分别与激光器负载的正接入端和负接入端对应连接，其中，第一电容C5为金属化薄膜电容，且第一电容的电容值为1微法至10微法。优选地，第一电容的电容值为2.2微法。
根据本公开实施例提供的激光器控制电路，降压驱动电路可以调整输出电流的大小，以对激光器进行精准驱动。该技术方案采用金属化薄膜电容作为负载电容，可以解决激光器驱动电路工作工程中的负载电容啸叫问题，并且减少电流纹波，此外，通过使用电容值为1微法至10微法的第一电容，减少了驱动负载上的噪声干扰。
具体地，在第一开关管开启区间，电路等效为电源至激光器负载至第一电感至地，第一电感中电流逐渐增加，第一电容逐渐充电导致两端电压升高，使得激光器负载的电流缓慢增加；在第一开关管关闭区间，电路等效为电源至激光器负载至第一电感至第一二极管至电源，压降为0，电感电流逐渐降低，第一电容逐渐放电两端电压降低，使得激光器负载的电流缓慢降低。电容值为1微法至10微法的第一电容可以降低第一开关管的开启与关闭时激光器负载两端的电压变化率，降低了其电流纹波噪声。
图2是本公开实施例提供的BUCK电路的电路图。如图2所示，本公开实施例提供的降压驱动电路是一种BUCK电路，BUCK电路是一种降压斩波器，其输出电压平均值Uo总是小于输入电压Ui。
具体地，在如图2所示的BUCK电路中，第一开关管Q2的导通与关断受电流控制器的输出端输出的驱动脉冲控制。当驱动脉冲输出高电平时，第一开关管Q2导通，作为续流二极管的第一二极管D1阳极电压为零，阴极电压为输入电压Ui，因此反向截止，第一开关管Q2上流过的电流流经第一电感L1向负载供电；此时第一电感L1中的电流逐渐上升，在第一电感L1两端产生左端正右端负的自感电势阻碍电流上升，第一电感L1将电能转化为磁能存储起来。在驱动脉冲为低电平时，第一开关管Q2关断，但第一电感L1中的电流不能突变，这时电感第一电感L1两端产生右端正左端负的自感电势阻碍电流下降，从而使第一二极管D1正向偏置导通，于是第一电感L1中的电流经第一二极管D1构成回路，电流值逐渐下降，第一电感L1中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载。
在如图2所示的BUCK电路中，第一电容C5的作用是为了降低输出电压Uo的脉动。第一二极管D1是必不可少的元件，可以避免第一开关管D1由导通变为关断时，第一电感L1两端产生的高自感电势损坏第一开关管D1。其中，第一二极管可以为肖特基二极管，且并不局限于此。基于肖特基二极管的开关频率高、正向压降低等优点，可以使得BUCK电路具有较为优良的性能。
如图1所示，激光器控制电路还可以包括并联在第一二极管两端的第四电容C1。电路器件的寄生参数可能造成噪声干扰，这些寄生参数可以为电感的寄生电容，负载驱动的引线电感等，在第一二极管两端并联第四电容可以削弱该寄生参数造成的噪声干扰。
在本公开实施例中，电流控制器可以采用型号为MP24894的芯片。如图1和图3所示，芯片U1即为MP24894，其引脚3为模拟变频复用引脚EN/DIM，引脚1为电流控制器的输入端对应的引脚IN，引脚5为电流控制器的输出端对应的引脚DR，引脚6为电流控制器的电源输入端对应的引脚VCC。
MP24894是一种降压电流控制器，其可以采用连续电流模式为高亮度LED或者激光器供电，其中，激光器即激光光源。MP24894具有6V至60V宽输入工作电压范围，且具有200mV低平均反馈电压，从而可以降低功率损耗，提升电压转换器的效率。
图3是本公开实施例提供的另一种激光器控制电路的电路图。如图3所示，在本公开实施例中，电流控制信号源开包括模拟开关和第二开关管。其中，模拟开关可以采用型号为RS2166的芯片。如图3所示，芯片U1即为RE2166，其引脚4为启用输入控制引脚SEL，引脚1为模拟开关的信号输入端对应的模拟信号输入引脚S，引脚2为模拟开关的信号输出端对应的模拟信号输出引脚D。
RS2166是一种双向单通道单刀单掷模拟开关，设计用于在1.8V到5.5V之间工作。RS2166可以处理模拟和数字信号，每个开关部分都有自己的启用输入控制，施加到启用输入控制引脚的高电平电压接通相关的开关部分。在本公开实施例中，RS2166用于根据启用输入控制引脚输入的数字信号控制模拟信号，在启用输入控制引脚输入的数字信号为高电平电压时，模拟开关的模拟信号输入引脚和模拟信号输出引脚导通，模拟信号输出引脚输出模拟信号输入引脚输入的模拟输入信号。
如图3所示，在本公开实施例中，第二开关管Q1可以采用NMOS晶体管。NMOS在栅极为高电平电压时导通，在栅极低电平时断开，可用来控制源极和漏极之间的导通。如图3所示，在栅极G电压高于源极S电压时，NMOS导通，电流由漏极D流向源极S。在栅极G电压不高于源极S电压时，NMOS不导通，不存在由漏极D流向源极S的电流。
在一个实施例中，如图1和图3所示，激光器控制电路还可以包括连接在激光器负载和地之间的用于滤波的第二电容C4。连接在电流控制器的输入端和激光器负载之间的第一电阻R2和第二电阻R4用于进行电流反馈。
MP24894采用滞环控制结构，通过外部高侧电流检测电阻的反馈来精确调节输出电流。此种控制方式结合该第二电容可以优化电路稳定性。
在本公开实施例中，激光器控制电路可以还包括第一输入滤波电路，第一输入滤波电路连接在电流控制器的电流控制端和地之间，第一输入滤波电路包括并联的第三电容C8和第三电阻R10。该第一输入滤波电路可以优化电路稳定性。
在本公开实施例中，如图1和图3所示，激光器控制电路还可以包括输出滤波电路，输出滤波电路连接在第一开关管的控制端的电流输入端和电流输出端之间，输出滤波电路包括第四电容C10和第四电阻R7，第四电阻与激光器负载连接，第四电容连接在第四电阻和地之间。该输出滤波电路可以优化电路稳定性。
在本公开实施例中，如图1和图3所示，激光器控制电路还包括第二输入滤波电路，第二输入滤波电路连接在电流控制器的电源输入端和地之间，第二输入滤波电路包括第五电容C7。该第二输入滤波电路可以优化电路稳定性。
第五电阻R36和第二二极管D4串联后与第五电容C7并联，其中，第二二极管D4为发光二极管，作为指示灯使用。
在本公开实施例中，一个电流控制器与一个激光器负载对应连接，激光器控制电路包括三个电流控制器以及对应的三个激光器负载。
具体地，通过对三个不同电流控制器的电流控制端的电流控制信号分别进行调节，可以使得三个不同电流控制器分别输出不同时序和幅度的电流信号，在三个激光器负载为不同颜色的激光光源的条件下，可以同时对不同颜色的激光光源进行输出激光的颜色控制。例如，三个激光光源可以为别为红色激光光源、绿色激光光源和蓝色激光光源。进一步地，对三个电流控制器的电流控制端的电流控制信号分别进行调节，可以同时分别调节三种颜色的激光光源的激光强度、时序以及颜色。
根据本公开实施例提供的激光器控制电路，通过在激光器控制电路的负载端设置金属化薄膜电容，避免了使用陶瓷电容导致的啸叫问题，并减少了输出电流的纹波，且第一电容为1微法至10微法，可以减少驱动负载的噪声干扰，从而提高激光器控制电路的性能。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光器控制电路，其特征在于，所述激光器控制电路包括：
电流控制电路，包括电流控制器以及与所述电流控制器的电流控制端连接且为所述电流控制器提供电流控制信号的电流控制信号源；
降压驱动电路，与所述电流控制器的输入端和输出端连接，用于进行直流电压变换，并对激光器负载进行驱动；
所述降压驱动电路，包括构成BUCK电路的第一电容、第一电感、第一二极管和第一开关管，所述电流控制器的输入端与所述第一电容连接，所述电流控制器的输出端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一电容的两端分别与所述激光器负载的正接入端和负接入端对应连接，其中，所述第一电容为金属化薄膜电容，且所述第一电容的电容值为1微法至10微法。
2.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述电流控制器采用型号为MP24894的芯片。
3.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述第一开关管为N型金属-氧化物-半导体NMOS晶体管。
4.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述第一电容的电容值为2.2微法。
5.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述激光器控制电路还包括第一输入滤波电路，所述第一输入滤波电路连接在所述电流控制器的所述电流控制端和地之间，所述第一输入滤波电路包括并联的第三电容和第三电阻。
6.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述激光器控制电路还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路连接在所述第一开关管的控制端的电流输入端和电流输出端之间，所述输出滤波电路包括第四电容和第四电阻，所述第四电阻与所述激光器负载连接，所述第四电容连接在所述第四电阻和地之间。
7.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述第一二极管为肖特基二极管。
8.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述激光器控制电路还包括并联在所述第一二极管两端的第四电容。
9.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，所述激光器控制电路还包括第二输入滤波电路，所述第二输入滤波电路连接在所述电流控制器的电源输入端和地之间，所述第二输入滤波电路包括第五电容。
10.根据权利要求1所述的激光器控制电路，其特征在于，一个所述电流控制器与一个激光器负载对应连接，所述激光器控制电路包括三个所述电流控制器以及对应的三个激光器负载。
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Cited By (1)
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| CN117154536A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 深圳市联明电源有限公司 | 脉冲buck恒流驱动控制电路及控制方法 |
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