CN2745097Y - 大功率半导体激光器精确电流控制装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率半导体激光器精确电流控制装置，其电流控制电路由采样电路2、积分比较电路3、电流设定电路4、延时电路5，出光开关控制电路6和供电稳压电路7组成，开关电源的输出端分别与激光二极管8和采样电路2的输入端连接，激光二极管8输出的电信号经采样电路2采样，输入到积分比较电路3，出光开关控制电路6的输出端与积分比较电路的另一输入端相连，电流设定电路产生的设定电信号经延时电路输入到积分比较电路，供电稳压电路分别与电流设定电路、延时电路和积分比较电路相连。本实用新型具有运行可靠稳定、精度高、无环境污染的优点，可实现对激光二极管电流的精确、稳定控制，可广泛用于控制各种功率和输出波长的半导体激光器之中。

Description

大功率半导体激光器精确电流控制装置

                         技术领域

本实用新型涉及一种电路控制装置，特别涉及一种大功率半导体激光器精确电流控制装置，属于光电技术领域。

                         背景技术

随着半导体激光器技术的发展，人们对激光二极管的电流控制要求越来越高，不仅要求激光二极管的电流精确稳定，而且要求激光二极管使用寿命长，并且要求保护激光二极管不被电路中的尖峰信号损坏。目前国内外市场存在的各式各样的电流控制装置虽然基本上能满足不同应用领域的需要，但是，由于普遍存在线性化控制不好，不易实现对电流的恒稳控制，使激光器的输出功充不稳定。同时使用的激光器控制电路中缺少对二极管的保护功能，从而缩短了激光器的使用寿命。

                         发明内容

本实用新型利的目的是提供一种更稳定更方便，更安全的大功率半导体激光器精确电流控制装置，它是利用对激光器开关电源的电压控制，实现线性化输出的精确电流控制，同时增加延时保护电路完成这一方案的。

本实用新型的技术方案是这样实现的：大功率半导体激光器精确电流控制装置由开关电源，激光二极管和电流控制电路等构成。其特征是，电流控制电路由采样电路、积分比较电路、电流设定电路、延时电路、出光开关控制电路和供电稳压电路组成；开关电源的输出端分别与激光二极管和采样电路输入端连接，激光二极管输出的电信号经采样电路采样，输入到积分比较电路，积分比较电路将设定的电信号与电流采样电信号积分比较，产生一个控制电信号输入到开关电源，为了保证二极管电流控制的精确稳定，设置了供电稳压电路，该电路分别与电流设定电路，延时电路和积分比较电路相连，各电路之间均用符合电流要求的导线连接。

本实用新型所涉及的大功率半导体激光器精确电流控制装置，其特征是积分比较电路是一个运算放大器组成的积分比较器。

本实用新型所称的精确电流控制装置，其工作原理如下：当接通外部电源，电路中即产生一个尖峰信号，若该信号输入到激光二极管上，会损坏激光二极管或使其使用寿命缩短，由于装置中设置了延时电路，当设定电流为I₀时，电流设定电路产生一个设定电压信号V₁输入到延时电路，延时电路使得设定电压信号在接通电源后的七秒内接地，在七秒后断开与地的连接，使得设定电压信号恢复为V₁，该延时电压信号的持续时间七秒由延时电路选用的参数决定。由于在电源刚接通的七秒内，设定电压信号V₁被强行接地，使得激光二极管上的电流为零，保护了激光二极管。当延时七秒钟后，延时电路不起作用，此时电流设定电路产生的电压V₁经延时电路后依然是V₁，输入到积分比较电路。激光二极管上的实际电流信号I经采样电路采样，变为电压信号V_S并输入到积分比较电路。刚启动时由于此时激光二极管上的电流为零，V_S也为零，积分比较电路将设定电压信号V₁与电流采样信号V_S积分比较，产生一个控制电压信号V_t，输入到开关电源，控制开关电源输出电压V_1d，V_1d输入到激光二极管，使激光二极管上产生电流I，电流信号I经采样电路采样，变为电压信号V_S输入到积分比较电路，与设定电压V₁相比较。该装置组成一个闭环反馈系统，经过反馈，不断达到平衡，使V_S＝V₁，此时电流I和设定电流I。相等。这样一个设定电压信号V₁就相应产生了一个电流信号V_S，实现了对电流的控制。同时，该装置是闭环反馈系统，当由于外部因素(如电网电压不稳，开关电源的纹波等)导致电流有变化趋势时，由于积分比较作用，此趋势将被遏制，所以此闭环反馈系统能够实现精确稳定控制，从而实现了该装置对电流的精确稳定控制。该装置中，设置了供电稳压电路以供给精确电流控制一个精确稳定的电压V₂，出光开关电压控制电路提供一个控制电压信号V₂到积分比较电路，可以控制设定电压信号V₁能否接通到积分比较电路，从而可以控制激光二极管激光输出的通断。积分比较电路将电流信号V_s与设定电压信号V₁进行积分比较，它输出的电压信号V_t控制开关电源，组成精确反馈电流控制系统。

本实用新型所称的大功率半导体激光器精确电流控制装置具有运行可靠稳定、精度高、无环境污染、组装模块化的优点，可实现对激光二极管电流的精确、稳定控制，可广泛地用于控制各种功率和输出波长的半导体激光器之中，亦可以用于其它需要精密电流控制的仪器，仪表和装备之中；还可以用于军事，工业，民用，医疗和美容等领域。

                         附图说明

图1：大功率半导体激光器精确电流控制装置方框图；

图2：大功率半导体激光器精确电流控制装置的电路工作原理示意图。

                       具体实施方式

结合附图1和附图2，本实用新型所涉及的大功率半导体激光器精确电流控制装置的具体实施方式如下：

实施例1：本实用新型所涉所装置由开关电源1，激光二极管8和电流控制电路构成。电流控制电路由采样电路2、积分比较电路3、电流设定电路4、延时电路，出光开关控制电路6和供电稳压电路7组成。开关电源1的输出端分别与激光二极管8和采样电路和2的输出端连接，激光二极管8输出的电信号经采样电路2的输入端连接，输入到积分比较电路3，出光开关控制电路6的输出端与积分比较电路3的另一输入端相连，电流设定电路4产生的设定电信号经延时电路5输入到积分比较电路3，积分比较电路3将设定电信号与电流采样电信号进行积分比较，产生一个控制电信号输入到开关电源1，供电稳压电路7分别与电流设定电路4、延时电路5和积分比较电路3相连。各电路之间均用符合电流要求的导线连接。该装置中开关电源1选用V_ICOr公司FlatPacK两通道电源，其一通道输出为3.3v，40A，用于驱动额定功率为40W的半导体激光器，电流设定电路4由电位器调节实现，延时电路3采用555延时电路实现。如附图2所示，当设定电压为20A时，测得激光二极管的电流为20A，电流精确度近乎100％，连续工作8小时，电流的不稳定性小于0.3％，从而实现了对激光二极管电流的精确，稳定控制。

实施例2：本实施例的具体技术方案与实施例1相同。但是选取的器件和电路不尽相同。开关电源1选用隆盛电源，输出通道为3.3v。电流设定电路4由单片机输出数字信号经D/A转换而实现。当设定电压为40A时，测得激光二极管的电流为40A，电流精确度近乎为100％，连续工作8小时，电流不稳定性小于0.3％，从而实现了对激光二极管电流的精确、稳定控制。

Claims (3)

1.一种大功率半导体激光器精确电流控制装置，由开关电源(1)，激光二极管(8)、供电稳压电路(7)以及电流控制电路构成，其特征是：电流控制电路由采样电路(2)、积分比较电路(3)、电流设定电路(4)、延时电路(5)，出光开关控制电路(6)组成；开关电源(1)的输出端分别与激光二极管(8)和采样电路(2)的输入端连接，激光二极管(8)输出的电信号经采样电路(2)采样，输入到积极分比较电路(3)，出光开关控制电路(6)的输出端与积分比较电路(3)的另一输入端相连，电流设定电路(4)产生的设定电信号经延时电路(5)输入到积分比较电路(3)，积分比较电路(3)将设定电信号与电流采样电信号进行积分比较，产生一个控制电信号输入到开关电源(1)。

2.根据权利要求1所述的大功率半导体激光器精确电流控制装置，其特征是：积分比较电路(3)是一个运算放大器组成的积分比较器。

3.根据权利要求1所述的大功率半导体激光器精确电流控制装置，其特征是：供电稳压电路(7)分别与电流设定电路(4)、延时电路(5)和积分比较电路(3)相连。

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