CN220934592U - 高稳定光纤激光器恒流驱动系统 - Google Patents
高稳定光纤激光器恒流驱动系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220934592U CN220934592U CN202322677099.6U CN202322677099U CN220934592U CN 220934592 U CN220934592 U CN 220934592U CN 202322677099 U CN202322677099 U CN 202322677099U CN 220934592 U CN220934592 U CN 220934592U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- resistor
- circuit
- power supply
- effect transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 101100156949 Arabidopsis thaliana XRN4 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100215777 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) ain1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 101150105184 Selenos gene Proteins 0.000 description 4
- 101150105992 vimp gene Proteins 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型公开了高稳定光纤激光器恒流驱动系统，所述激光器LD的阳极接驱动电源，所述激光器LD的阴极连接接场效应管MOSFET，所述场效应管MOSFET连接采样电路，所述采样电路经控制器连接电流慢启动电路，该电流慢启动电路连接在限流电路和场效应管MOSFET之间；其中，所述采样电路包括采样电阻、放大电路和反馈回路，所述电流慢启动电路包括PWM控制模块，连接误差放大器U1‑A的同向输入端和二极管D1的阳极公共端，并接收运算放大器U1‑B的输出的反馈电压Vf，通过控制输出信号的占空比实现实现0～1.2A电流可调，且恒流精度误差为±0.002mA，优于国外一些主流品牌；限流电路和电流慢启动方法可以有效避免过大电流对LD的冲击或损害。
Description
技术领域
本实用新型涉及驱动控制电路技术领域，具体涉及高稳定光纤激光器恒流驱动系统。
背景技术
半导体激光器又称半导体激光二极管(Laser Diode，LD)具有结构紧凑、重量轻、效率高、波长易于调制等优点，已被广泛应用于科研、工业、军事、医疗等领域，光纤激光器的主要泵浦源性能的稳定性直接影响激光器的输出性能。激光器LD是以半导体材料为工作物质而产生受激辐射的激光器件，工作时通常采用注入电流的方式进行激励，注入电流的微弱变化对激光器LD的影响非常大，甚至会损坏激光器，还会造成激光器输出波长的漂移(漂移系数达0.2nm/mA)和输出功率的变化。
国内研究人员田亚玲等设计实现输出电流精度为0.01mA，长期稳定度达0.004％的恒流源；邢素霞等设计实现驱动电流0～300mA连续可调且误差保持在±0.003mA内,与国外相比，国内高校和厂商研发的恒流驱动系统虽然在精度和稳定性可以达到使用要求，但在电流调节范围、长期工作以及光功率输出稳定性方面存在一定差距。
为确保光纤激光器输出性能的稳定性，设计一种高精度、高稳定性、宽调节范围和易集成的恒流驱动系统是有必要的。
发明内容
为解决恒流驱动系统种高精度、高稳定性的技术问题，本实用新型提供了高稳定光纤激光器恒流驱动系统。
其技术方案如下：
高稳定光纤激光器恒流驱动系统，包括激光器LD，其要点在于：所述激光器LD的阳极接驱动电源，所述激光器LD的阴极接场效应管MOSFET，所述场效应管MOSFET连接采样电路，所述采样电路经控制器连接电流慢启动电路，该电流慢启动电路连接在限流电路和场效应管MOSFET之间。
其中，所述采样电路包括采样电阻、放大电路和反馈回路。
采用以上结构，场效应管MOSFET工作在放大区，通过调节场效应管MOSFET栅极电压值来控制流经漏极和源极电流的大小，能确保驱动电流的恒定。
作为优选：所述激光器LD的阴极接场效应管MOSFET的源极，所述场效应管MOSFET的漏极经采样电阻Rs接地，所述场效应管MOSFET的栅极接放大电路。
作为优选：所述放大电路包括运算放大器U1-B和误差放大器U1-A，所述运算放大器U1-B的同向输入端接采样电阻Rs前端，所述运算放大器U1-B的输出端依次串电阻R3和电阻R4接采样电阻Rs的后端，所述运算放大器U1-B的反向输入端接在电阻R3和电阻R4之间，且其反向输入端和输出端之间串电容C108。
采用以上结构，驱动电流流经采样电阻RS产生压降，运算放大器U1-B、电阻R3和电阻R4组成的放大电路将该压降放大，形成反馈电压Vf，并传递给误差放大器U1-A的反向输入端和pwm控制模块。
作为优选：所述运算放大器U1-B的输出端经电阻R2接误差放大器U1-A的反向输入端，其同向输入端连接电流慢启动电路，所述误差放大器U1-A的正电源端接驱动电源，其负电源端接地，所述误差放大器U1-A的输出端经限流电阻R1接场效应管MOSFET的栅极。
采用以上结构，误差放大器U1-A通过比较正相输入端电压Vi和反向输入端电压Vf的电压幅值大小来调节MOSFET的导通程度，从而控制流经LD电流的大小。
作为优选：所述误差放大器U1-A的同向输出端和反向输入输入端之间串电容C111，构成反馈回路，提高了增益的稳定性，确保U1-A输出电压的稳定，即保证LD工作电流稳定。
作为优选：所述限流电路包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1下接线脚前端经电阻R10接供电电源，所述滑动变阻器RP1下接线脚后端接地，所述滑动变阻器RP1上接线脚串电阻R11接电压跟随器U2的同向输入端，所述电压跟随器U2的反向输入端接其输出端，其输出端接二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极接运算放大器U1-A同相输入端，所述电压跟随器U2的正电源端接供电电源，其负电源端接地。
利用二极管D1的限幅原理来控制电流范围保护激光器LD免受过电流的影响，其工作原理为：调节滑动变阻器RP1的值，使电压跟随器U2的同向输入端达到设定的阈值电压Ut，当二极管D1的阳极电压Vi大于Ut时，被二极管拉低到Ut；反之Vi则保持不变。
作为优选：所述电压跟随器U2的同向输入端串过渡电容C43接地。
作为优选：所述控制器包括FPGA控制芯片，该FPGA控制芯片连接PC端，所述FPGA控制经模数转换模块ADC连接采样电路，所述FPGA控制芯片经数模转换模块DAC接保护电路。
作为优选，所述电流慢启动电路包括PWM控制模块，所述PWM控制模块vout端连接在误差放大器U1-A的同向输入端和二极管D1的阳极之间，所述PWM控制模块AIN1端接运算放大器U1-B的输出端。
所述控制器控制电流慢启动的方法如下：
S1、设定激光器的电流阈值；
S2、计算所述电流阈值对应的控制电压Vi和等分后的电压增量Vimp；
S3、调节限流电路中滑动变阻器RP1的值；
S4、通过FPGA控制芯片控制数模转换模块DAC的输出电压，该输出电压从0开始线性增加到预设值Vi，且每次增加的大小为Vimp。
采用以上结构，可以精确控制慢启动的时间，避免了开关LD时浪涌电流对其造成损坏，且可以实现驱动电流的线性变换，通过改变程序中的控制参数来灵活调整慢启动的时间和电流变化斜率的大小。
作为优选：所述驱动电源分别串电容C109和电容C110接地。
作为优选：所述激光器LD两端并联一个瞬态抑制二极管D2，作为ESD保护电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
采用以上技术方案的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，利用场效应管MOSFET作为电流控制器件，受采样电路中方法放大电路影响，实现了对流经漏极和源极的电流大小的控制，保证了恒流驱动系统的驱动电流的恒定，通过控制器对恒流驱动系统的参数进行设置，可以实现0～1.2A电流可调，且恒流精度误差在0.002mA以内，优于国外一些主流品牌；
限流电路和电流慢启动可以有效避免过大电流对LD的冲击或损害，且可以通过改变程序中的控制参数来灵活调整慢启动的时间和电流变化斜率的大小。
附图说明
图1为激光器恒流驱动系统的整体结构；
图2为恒流驱动电路图；
图3为限流电路图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其主要包括激光器LD,所述激光器LD的接场效应管MOSFET，所述场效应管MOSFET连接采样电路，所述采样电路经模数转换模块ADC连接FPGA控制芯片，双向连接PC端，所述FPGA控制芯片经数模转换模块DAC接电流慢启动电路，该电流慢启动电路连接在限流电路和场效应管MOSFET之间。
其中，所述采样电路包括采样电阻、放大电路和反馈回路。
如图2所示，所述驱动电源分别串电容C109和电容C110接地，所述激光器LD的阳极接驱动电源，所述激光器LD的阴极接场效应管MOSFET的源极，所述激光器LD两端并联一个瞬态抑制二极管D2，作为ESD保护电路。
所述场效应管MOSFET的漏极经采样电阻Rs接地，所述场效应管MOSFET的栅极接放大电路。
所述采样电阻Rs前端接运算放大器U1-B的同向输入端，所述采样电阻Rs的后端串电阻R3和电阻R4连接运算放大器U1-B的输出端，所述运算放大器U1-B的反向输入端接在电阻R3和电阻R4之间，且其反向输入端和输出端之间串电容C108。
所述运算放大器U1-B的输出端经电阻R2接误差放大器U1-A的反向输入端，所述误差放大器U1-A的同向输入端连接限流电路，所述误差放大器U1-A的正电源端接驱动电源，其负电源端接地，所述误差放大器U1-A的输出端经限流电阻R1接场效应管MOSFET的栅极，且输出端和反向输入端之间串电容C111，构成反馈回路。
所述驱动电源分别串电容C109和电容C110接地。
如图3所示，所述限流电路包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1下接线脚前端经电阻R10接供电电源，所述滑动变阻器RP1下接线脚后端接地，所述滑动变阻器RP1上接线脚串电阻R11接电压跟随器U2的同向输入端，该同向输入端串过渡电容C43接地，所述电压跟随器U2的反向输入端接其输出端，其输出端接二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极接运算放大器U1-A同相输入端，所述电压跟随器U2的正电源端接供电电源，其负电源端接地。
如图2所示，所述电流慢启动电路包括PWM控制模块，所述PWM控制模块vout端连接在误差放大器U1-A的同向输入端和二极管D1的阳极之间，所述PWM控制模块AIN1端接运算放大器U1-B的输出端。
控制电流慢启动的方法如下：
S1、设定激光器的电流阈值；
S2、计算所述电流阈值对应的控制电压Vi和等分后的电压增量Vimp；
S3、调节限流电路中滑动变阻器RP1的值；
S4、通过FPGA控制芯片控制数模转换模块DAC的输出电压，该输出电压从0开始线性增加到预设值Vi，且每次增加的大小为Vimp。
Claims (10)
1.高稳定光纤激光器恒流驱动系统，包括激光器LD，其特征在于，所述激光器LD的阳极接驱动电源，所述激光器LD的阴极连接场效应管MOSFET，所述场效应管MOSFET连接采样电路，所述采样电路经控制器连接电流慢启动电路，该电流慢启动电路连接在限流电路和场效应管MOSFET之间；
其中，所述采样电路包括采样电阻、放大电路和反馈回路。
2.根据权利要求1所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述激光器LD的阴极接场效应管MOSFET的源极，所述场效应管MOSFET的漏极经采样电阻Rs接地，所述场效应管MOSFET的栅极接放大电路。
3.根据权利要求2所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述放大电路包括运算放大器U1-B，所述运算放大器U1-B的同向输入端接采样电阻Rs前端，所述采样电阻Rs的后端依次串电阻R3和电阻R4接运算放大器U1-B的输出端，所述运算放大器U1-B的反向输入端接在电阻R3和电阻R4之间，且反向输入端和输出端之间串电容C108；
所述运算放大器U1-B的输出端经电阻R2接误差放大器U1-A的反向输入端，其同向输入端连接电流慢启动电路，所述误差放大器U1-A的正电源端接驱动电源，其负电源端接地，所述误差放大器U1-A的输出端经限流电阻R1接场效应管MOSFET的栅极。
4.根据权利要求3所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述误差放大器U1-A的同向输出端和反向输入端之间串电容C111。
5.根据权利要求1所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述限流电路包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1下接线脚前端经电阻R10接供电电源，所述滑动变阻器RP1下接线脚后端接地，所述滑动变阻器RP1上接线脚串电阻R11接电压跟随器U2的同向输入端，所述电压跟随器U2的反向输入端接其输出端，其输出端接二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极接运算放大器U1-A同相输入端，所述电压跟随器U2的正电源端接供电电源，其负电源端接地。
6.根据权利要求5所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述供电电源与电压跟随器U2的同向输入端之间串过渡电容C43接地。
7.根据权利要求1所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述控制器包括FPGA控制芯片，该FPGA控制芯片连接PC端，所述FPGA控制经模数转换模块ADC连接采样电路，所述FPGA控制芯片经数模转换模块DAC接电流慢启动电路。
8.根据权利要求3、5或7所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述电流慢启动电路包括PWM控制模块，所述PWM控制模块vout端连接在误差放大器U1-A的同向输入端和二极管D1的阳极之间，所述PWM控制模块AIN1端接运算放大器U1-B的输出端。
9.根据权利要求1所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述驱动电源分别串电容C109和电容C110接地。
10.根据权利要求1所述的高稳定光纤激光器恒流驱动系统，其特征在于：所述激光器LD两端并联一个瞬态抑制二极管D2，作为ESD保护电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322677099.6U CN220934592U (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 高稳定光纤激光器恒流驱动系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322677099.6U CN220934592U (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 高稳定光纤激光器恒流驱动系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220934592U true CN220934592U (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=90936550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322677099.6U Active CN220934592U (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 高稳定光纤激光器恒流驱动系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220934592U (zh) |
-
2023
- 2023-10-07 CN CN202322677099.6U patent/CN220934592U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101453270B (zh) | 激光驱动器及其温度补偿电路 | |
| CN100565417C (zh) | 恒电流电路和使用了它的电源装置及发光装置 | |
| CN204835207U (zh) | 一种半导体激光器功率调制驱动电路 | |
| CN205646432U (zh) | 一种半导体激光器驱动电路 | |
| CN104201563A (zh) | 一种半导体激光器恒功率控制电路及工作方法 | |
| CN102946049A (zh) | 一种量子级联激光器驱动及温度控制电路 | |
| CN2713524Y (zh) | 喇曼光纤放大器的温度控制装置 | |
| CN114995570A (zh) | 一种高精度低温漂基准电压电路及其调试方法 | |
| CN110581641B (zh) | 一种减小并联型线性滤波器线性调整管功耗的装置和方法 | |
| CN220934592U (zh) | 高稳定光纤激光器恒流驱动系统 | |
| CN117118203B (zh) | 一种降压转换器 | |
| CN100479276C (zh) | 一种激光器自动光功率控制电路 | |
| CN113113840B (zh) | 双反馈pwm恒流驱动电路控制方法 | |
| CN212183769U (zh) | Led电源电流线性稳增电路 | |
| CN109950790A (zh) | 一种激光器控制电路、一种激光装置 | |
| CN203691700U (zh) | 一种led恒流驱动器 | |
| CN210838444U (zh) | 一种动态跟踪调节电流和电压的激光器驱动电源 | |
| CN203026790U (zh) | 一种量子级联激光器驱动及温度控制电路 | |
| CN215452792U (zh) | 一种数字控制的小功率线性可调电源 | |
| CN109309986B (zh) | 一种自恒流保护电路及恒流驱动电路 | |
| CN203690702U (zh) | 红外传感器激光管驱动电路 | |
| CN114879791B (zh) | 一种自启动稳压电路 | |
| CN211352518U (zh) | 一种输出过功率保护电路 | |
| CN201210261Y (zh) | 一种高精度低压差线性稳压电路 | |
| CN114745828B (zh) | 一种高精度大功率led恒流源驱动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |