DE102009026948B4 - diode driver - Google Patents

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Abstract

Diodentreiber zur Ansteuerung mehrerer Laserdioden (5, 501, 502, 503), wobei der Diodentreiber einen Eingang (2) zum Anschluss einer Spannungsquelle, eine Drossel (4), welche zwischen dem Eingang (2) für die Spannungsquelle und einem Eingang (18) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) angeordnet ist, einen Längsschalter (3) zum Laden der Drossel (4), der in Reihe mit der Drossel (4) angeordnet ist, und einen Bypassschalter (17) zum schnellen Abschalten der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503), der zwischen dem Eingang (18) und dem Ausgang (19) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entladeschalter (6) zum Entladen der Drossel (4) zwischen dem Eingang der Drossel (4) und dem Ausgang (19) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) parallel zu der Reihenschaltung aus Drossel (4) und Entladeschalter (6) angeordnet ist.Diode driver for controlling several laser diodes (5, 501, 502, 503), the diode driver having an input (2) for connecting a voltage source, a choke (4) which is connected between the input (2) for the voltage source and an input (18) the multiple laser diodes (5, 501, 502, 503) is arranged, a series switch (3) for charging the choke (4), which is arranged in series with the choke (4), and a bypass switch (17) for quickly switching off the a plurality of laser diodes (5, 501, 502, 503), which is arranged between the input (18) and the output (19) of the plurality of laser diodes (5, 501, 502, 503), characterized in that a discharge switch (6 ) for discharging the choke (4) between the input of the choke (4) and the output (19) of the multiple laser diodes (5, 501, 502, 503) is arranged in parallel to the series circuit of the choke (4) and discharge switch (6) .

Description

Die Erfindung betrifft einen Diodentreiber nach dem Oberbegriff von An- spruch 1.The invention relates to a diode driver according to the preamble of claim 1.

Laserdioden werden üblicherweise mit Gleichspannungsquellen betrieben. Um eine oder mehrere Laserdioden, sogenannte Diodenstacks in medizinischen Anwendungen wie z. B. der Hautbehandlung oder Augenbehandlung einsetzen zu können, müssen diese mit hoher Dynamik einstellbar sein, so dass möglichst schnelle, präzise, wiederholbare Impulsstromprofile erzeugt werden können. Je nach Modell müssen bei maximalen Ausgangsströmen von 100 bis 400 A hohe Schaltfrequenzen von über 400 kHz erreicht werden.Laser diodes are usually operated with DC voltage sources. To one or more laser diodes, so-called diode stacks in medical applications such. As the skin treatment or eye treatment, they must be adjustable with high dynamics, so that the fastest possible, precise, repeatable pulse current profiles can be generated. Depending on the model, high switching frequencies of more than 400 kHz must be achieved at maximum output currents of 100 to 400 A.

Gerade kostengünstige Gleichspannungsquellen besitzen aber in der Regel keine exakte Stromregelbarkeit. Deshalb werden Diodentreiber verwendet, welche einer Gleichspannungsquelle zum Betreiben der Dioden nachgeschaltet sind. Über solche Diodentreiber kann die erforderliche hohe Dynamik der Stromregelbarkeit, d. h. eine Einstellzeit des Diodenstroms im Bereich von bis zu unter 100 μs realisiert werden.But cost-effective DC sources usually have no exact current controllability. Therefore, diode drivers are used, which are connected downstream of a DC voltage source for operating the diodes. Via such diode drivers, the required high dynamics of the current controllability, d. H. a response time of the diode current in the range of up to less than 100 microseconds can be realized.

Prinzipiell erfolgt bei derartigen Diodentreibern die Stromregelung mit einer Art Abwärtswandlerschaltung mit Synchrongleichrichter. Dabei wird eine Drossel in Reihe mit der oder den Laserdioden über einen Schalter periodisch geladen und mit einem zweiten Schalter gegenphasig entladen. Dabei bestimmt das Schaltverhältnis zwischen den beiden Schaltern den Diodenstrom. Eine derartige Schaltung ist in der DE 10 2007 041 939 A1 offenbart.In principle, in such diode drivers, the current regulation with a kind of buck converter circuit with synchronous rectifier. In this case, a throttle is periodically loaded in series with the one or more laser diodes via a switch and discharged in opposite phase with a second switch. The switching ratio between the two switches determines the diode current. Such a circuit is in the DE 10 2007 041 939 A1 disclosed.

Auch die US 2003/0039280 A1 zeigt eine Schaltung, welche prinzipiell ähnliche Bauteile aufweist, um Laserdioden anzusteuern. Diese erscheint jedoch für derartige hohe Schaltfrequenzen nicht geeignet, da als erster Schalter ein Thyristor (GCT) verwendet wird. Dabei handelt es sich um einen einschaltbaren Schalter, welcher nach dem Einschalten leitend bleibt, bis der Strom abgeklungen ist.Also the US 2003/0039280 A1 shows a circuit which has in principle similar components to drive laser diodes. However, this does not seem suitable for such high switching frequencies since a thyristor (GCT) is used as the first switch. It is a turn-on switch, which remains on after switching on until the current has subsided.

Gerade in medizinischen Anwendungen aber auch in industriellen Anwendungen, bei denen Personenschutz erforderlich ist, ist eine über diese Anforderungen hinaus bestehende Grundanforderung an die Laserdioden, dass diese absolut sicher schaltbar sind. Nur durch fehlerfrei arbeitende Schalter kann die verlangte Abschaltsicherheit erreicht werden und nur so können notwendige Zulassungsverfahren im medizinischen Bereich bestanden und der Personenschutz gewährt werden. Especially in medical applications but also in industrial applications where personal protection is required, a basic requirement on the laser diodes that goes beyond these requirements is that they can be switched completely safely. Only by faultlessly operating switch, the required shutdown safety can be achieved and only in this way can the necessary authorization procedures in the medical field and passed the personal protection.

In der Regel werden zum Abschalten der Laserdioden mechanische Shuttersysteme eingebaut. Diese sind jedoch relativ träge.As a rule, mechanical shutters are installed to switch off the laser diodes. However, these are relatively sluggish.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Diodentreiber nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so auszubilden, dass eine extrem schnelle sichere Abschaltung der Laserdiode gewährleistet wird.The invention has the object of providing a diode driver according to the preamble of claim 1 in such a way that an extremely fast safe shutdown of the laser diode is ensured.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch einen Diodentreiber zur Ansteuerung einer oder mehrerer Laserdioden (für die Erfindung macht es keinen Unterschied, ob ein oder mehrere Laserdioden durch den Diodentreiber angetrieben werden, deshalb ist der Einfachheit halber oft nur von einer Laserdiode die Rede, womit mehrere selbstverständlich auch umfasst sind), auch Diodenstapel oder -stack genannt, mit einem Eingang zum Anschluss einer Spannungsquelle, vorzugsweise einer Gleichspannungsquelle und einer Stromregelung mit einer Abwärtswandlerschaltung mit Synchrongleichrichter, umfassend eine Drossel, welche zwischen dem Eingang für die Spannungsquelle und einem Eingang der ein oder mehreren Laserdioden in Reihe mit diesen angeordnet ist, einem Längsschalter zum vorzugsweise periodischen Laden der Drossel der in Reihe mit der Drossel angeordnet ist und einem Entladeschalter, der zum vorzugsweise gegenphasigen Entladen der Drossel zwischen dem Eingang der Drossel und dem Ausgang der einen oder mehreren Laserdioden angeordnet ist, wobei ein Bypassschalter zum schnellen Abschalten der Laserdiode parallel zu der Reihenschaltung aus Drossel und Entladeschalter und zur Laserdiode, zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Laserdioden, angeordnet ist. Damit kann bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines der Schalter oder zum extrem schnellen Abschalten der Laserdiode über ein Schließen des Bypassschalters die Stromzufuhr zur Laserdiode sofort unterbrochen werden, die Laserdiode wird extrem schnell sicher abgeschaltet. Im Regelfall erfolgt das Abschalten der Laserdiode durch das öffnen des Längsschalters oder das Schließen des Entladeschalters. Diese sind jedoch aufgrund der extrem hohen Schaltfrequenz, welche notwendig ist, um einen möglichst konstanten Laserdiodenstrom bei gleichzeitig hoher Dynamik in der Ansteuerung zu gewährleisten, extremen thermischen Belastungen ausgesetzt und haben damit ein hohes Ausfallrisiko. Deshalb wird diesen belasteten Schaltern ein, im Regelfall geöffneter, statischer Bypassschalter hinzugefügt, welcher keine dynamischen Verluste erleidet und damit ein sehr geringes Ausfallrisiko aufweist. Diese zusätzliche Bypassschaltung bewirkt, dass eine extrem schnelle Abschaltung der Laserdiode immer sicher möglich ist.The object is achieved according to the invention by a diode driver for driving one or more laser diodes (for the invention, it makes no difference whether one or more laser diodes are driven by the diode driver, therefore, for the sake of simplicity, often only a laser diode is discussed, which a plurality of course are also included), also called diode stack or stack, with an input for connecting a voltage source, preferably a DC voltage source and a current control with a buck converter circuit with synchronous rectifier, comprising a choke, which between the input for the voltage source and an input of a or a plurality of laser diodes is arranged in series with these, a longitudinal switch for preferably periodically charging the throttle is arranged in series with the throttle and a discharge switch for the preferably anti-phase discharge of the throttle between the input of the throttle and the off gear of the one or more laser diodes is arranged, wherein a bypass switch for fast shutdown of the laser diode in parallel with the series circuit of choke and discharge switch and the laser diode, between the input and the output of the laser diodes, is arranged. Thus, in the event of failure or malfunction of one of the switches or for extremely fast shutdown of the laser diode by closing the bypass switch, the power supply to the laser diode can be interrupted immediately, the laser diode is switched off extremely fast safely. As a rule, the laser diode is switched off by opening the longitudinal switch or closing the discharge switch. However, these are due to the extremely high switching frequency, which is necessary to ensure the most constant possible laser diode current with high dynamics in the control, exposed to extreme thermal loads and thus have a high risk of failure. Therefore, these loaded switches are added to a normally open, static bypass switch, which suffers no dynamic losses and thus has a very low risk of failure. This additional bypass circuit ensures that an extremely fast shutdown of the laser diode is always safe possible.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, ist der Bypassschalter unmittelbar neben der Laserdiode angeordnet. Damit wird erreicht, dass Laserdiode und Bypassschalter nahezu denselben Stromweg benutzen, so dass das Auftreten von Spannungsspitzen an der Laserdiode beim Schließen des Bypassschalters, durch den ein Kurzschluss erzeugt wird, minimiert werden kann. Dadurch ist es möglich die Verdrahtung zwischen Laserdiode und Bypassschalter vorzugsweise induktivitätsarm zu realisieren und so ist es möglich, vorzugsweise mit modernen elektronischen Elementen wie Leistungs-MOSFETs extrem kurze Abschaltzeiten der Laserdiode im Nanosekundenbereich zu erreichen. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Laserdiode und dem Bypassschalter maximal 8 cm. Bei diesem kleinen Abstand nimmt der Strom beim Kurzschluss weitgehend seinen vorab im Betrieb der Laserdiode eingeprägten Weg. Somit kann das Risiko für das Auftreten von Spannungsspitzen, welche bei neuen Stromwegen immer auftreten können, minimiert werden. Bevorzugt beträgt der Abstand weniger als 1 cm.In a particularly advantageous embodiment, the bypass switch is arranged directly next to the laser diode. This ensures that the laser diode and bypass switch use nearly the same current path, so that the occurrence of voltage peaks at the laser diode Close the bypass switch, which generates a short circuit can be minimized. This makes it possible to realize the wiring between the laser diode and bypass switch preferably low inductance and so it is possible, preferably with modern electronic elements such as power MOSFETs to achieve extremely short shutdown times of the laser diode in the nanosecond range. Preferably, the distance between the laser diode and the bypass switch is at most 8 cm. At this small distance, the current during short-circuit largely takes its previously impressed in the operation of the laser diode path. Thus, the risk of the occurrence of voltage spikes, which can always occur with new power paths, can be minimized. Preferably, the distance is less than 1 cm.

Vorteilhafter Weise ist der Bypassschalter auf die Stromzufuhr der Laserdiode selbst aufgesetzt. Damit ist er Bestandteil der Laserdiode. Diodentreiber und Laserdiode sind keine getrennten Bauteile sondern der Diodentreiber bzw. Bestandteile dessen sind in die Laserdiode integriert. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Strom bei einem Kurzschluss zum Abschalten der Laserdiode bis zum Bypassschalter selbst hin keine neuen Wege gehen muss. Der eingeprägte Weg kann vollständig erhalten bleiben, so dass minimal kurze Schaltzeiten bis zur Abschaltung der Laserdiode erreicht werden. Diese Integration von Bestandteilen des Diodentreibers in die Laserdiode bietet darüber hinaus den Vorteil, dass Überwachungssignale der Laserdiode auch direkt an die Steuerung, üblicherweise den Mikroprozessor, des Diodentreibers übermittelt werden können, so dass diese Signale direkt im Diodentreiber mit kontrolliert und beim Überschreiten eines Grenzwerts sofort eine Abschaltung erfolgen kann. Auch hier erweisen sich die minimal kurzen Wege als besonders vorteilhaft, da sie die Schaltzeiten verringern helfen. Darüber hinaus kann hierdurch auf eine weitere Überwachung der Signale in der Laserdiode verzichtet werden.Advantageously, the bypass switch is placed on the power supply of the laser diode itself. This makes it part of the laser diode. Diode driver and laser diode are not separate components but the diode driver or components thereof are integrated into the laser diode. This makes it possible that the current in a short circuit to turn off the laser diode to the bypass switch itself no new ways must go. The embossed path can be completely retained, so that minimal short switching times are achieved until the laser diode is switched off. This integration of components of the diode driver in the laser diode also offers the advantage that monitoring signals of the laser diode can also be transmitted directly to the controller, usually the microprocessor, the diode driver, so that these signals directly in the diode driver with controlled and when a limit is exceeded immediately a shutdown can be done. Again, the minimal short paths prove to be particularly advantageous because they help reduce the switching times. In addition, this can be dispensed with further monitoring of the signals in the laser diode.

Vorzugsweise sind Bypassschalter und diesen ansteuernder Treiber in einem separaten Gehäuse untergebracht, mit dem sie auf die Anschlüsse für die Stromzufuhr der Laserdiode aufgesetzt sind. Durch diese Trennung von Bypassschalter und den restlichen Komponenten des Diodentreibers über das separate Gehäuse ist es aus Platzgründen deutlich einfacher den Bypassschalter unmittelbar neben die Laserdiode zu setzen. Dadurch eröffnet sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit, einen Gegenstecker für einen Überwachungsanschluss, den Laserdioden üblicherweise aufweisen, um Überwachungssignale wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Monitordiodensignal und Kühlwasserfluss zur Verfügung zu stellen, in das Gehäuse zu integrieren. So können diese Überwachungssignale ständig durch die Steuerung des Diodentreibers hinsichtlich ihrer Grenzwerte überwacht werden. Überschreitet mindestens ein Überwachungssignal den voreingestellten oder fest hinterlegten Grenzwert, so löst die Steuerung die sofortige Abschaltung des Stromes zur Laserdiode aus.Preferably bypass switch and this driving driver are housed in a separate housing, with which they are placed on the terminals for the power supply of the laser diode. Due to this separation of the bypass switch and the remaining components of the diode driver via the separate housing, it is much easier to set the bypass switch directly next to the laser diode for reasons of space. This opens up the particularly advantageous possibility of a mating connector for a monitoring connection, the laser diodes usually have to monitor signals such. As to provide temperature, humidity, monitor diode signal and cooling water flow to integrate into the housing. Thus, these monitoring signals can be constantly monitored by the control of the diode driver in terms of their limits. If at least one monitoring signal exceeds the preset or permanently stored limit value, the control triggers the immediate shutdown of the current to the laser diode.

Bevorzugt werden Bypassschalter und Laserdiode auf derselben Wärmesenke angeordnet, auf die jede Laserdiode aufgesetzt ist, so dass die an ihr erzeugte Wärme sofort, direkt und vollständig abfließen kann, um ein Zerstören der Laserdiode durch Überhitzung zu verhindern. Das Aufsetzen der beiden Bauteile auf dieselbe Wärmesenke gewährleistet in idealer Weise, dass der Stromfluss, der durch die Laserdiode fließt im Wesentlichen den gleichen Bedingungen unterliegt, wenn der Bypassschalter geschlossen wird und der Strom durch den Bypass an der Laserdiode vorbei fließt. Dies reduziert weiter die Abschaltzeit der Laserdiode. Vorzugsweise ist der Bypassschalter unmittelbar neben den Laserdioden auf derselben Wärmesenke angeordnet und mit dieser durch Bondung elektrisch verbunden ist. Dies ist eine bevorzugte Möglichkeit, eine induktivitätsarme Verbindung zwischen der Laserdiode und dem Bypassschalter herzustellen. Außer der unbedingt notwendigen wird keine zusätzliche Induktivität über die Verbindung erzeugt.Preferably bypass switch and laser diode are arranged on the same heat sink on which each laser diode is placed, so that the heat generated on it can flow off immediately, directly and completely to prevent destruction of the laser diode by overheating. Placing the two components on the same heat sink ideally ensures that the flow of current flowing through the laser diode undergoes substantially the same conditions when the bypass switch is closed and the current flows past the laser diode through the bypass. This further reduces the turn-off time of the laser diode. Preferably, the bypass switch is disposed immediately adjacent to the laser diodes on the same heat sink and electrically connected thereto by bonding. This is a preferred way to make a low inductance connection between the laser diode and the bypass switch. Except the absolutely necessary, no additional inductance is generated across the connection.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Sicherheit-Längsschalter in Reihe zum Längsschalter zum Laden der Drossel als zusätzliche Schaltfunktion angeordnet ist. Dies erhöht die Sicherheit des Systems, indem bei einem Ausfall des Bypassschalters oder einer Fehlfunktion des Längs- oder des Entladeschalters über ein öffnen des Sicherheits-Längsschalters die Stromzufuhr zur Laserdiode ebenfalls unterbrochen wird, die Laserdiode wird auch in diesem Fall sicher, allerdings etwas langsamer, abgeschaltet.In a further advantageous embodiment, a longitudinal safety switch is arranged in series with the longitudinal switch for charging the throttle as an additional switching function. This increases the safety of the system by the power supply to the laser diode is also interrupted in case of failure of the bypass switch or a malfunction of the longitudinal or the discharge switch by opening the safety switch, the laser diode is safe in this case, but somewhat slower, off.

Darüber hinaus bietet der Sicherheits-Längsschalter auch im Betrieb der Laserdiode eine Schutzfunktion für die Laserdiode, da es im Fehlerfall des Längsschalters zu einem übermäßigen Anstieg des Laserdiodenstromes und damit eine Überlastung der Laserdiode kommen konnte. Indem der Sicherheits-Längsschalter bei einer Fehlfunktion des Längsschalters sofort geöffnet wird, wird eine Überlastung der Laserdiode zuverlässig verhindert.In addition, the longitudinal safety switch also provides a protective function for the laser diode during operation of the laser diode, since an excessive increase in the laser diode current and thus overloading of the laser diode could occur in the event of a fault in the longitudinal switch. By the safety longitudinal switch is opened immediately in case of malfunction of the longitudinal switch, an overload of the laser diode is reliably prevented.

Vorteilhaft ist es, die beiden in Reihe geschalteten Längsschalter transformatorisch Anzusteuern. Transformatoren lassen keinen Gleichspannungspegel durch, so dass durch die transformatorische Ansteuerung gewährleistet ist, dass beim Auftreten statische Signale, wie sie beispielsweise bei einem Fehlerzustand des, den Diodentreiber ansteuernden, Mikroprozessor verursacht werden können, sowohl der Längsschalter als auch der Sicherheits-Längsschalter sofort öffnen. Vorzugsweise wird dabei der Sicherheitsschalter direkt über einen Transformator angesteuert, während der, die Drossel ladende, Längsschalter über einen Transformator und eine weitere Treiberschaltung angesteuert wird, wobei die zusätzliche Treiberschaltung besonders steile Flanken bei Stromanstieg gewährleistet.It is advantageous to control the two series switches connected in series. Transformers can not pass through a DC level, so that it is ensured by the transformer control that when static signals occur, as they can be caused, for example, in an error state of the diode driver driving, microprocessor, both the longitudinal switch and the safety longitudinal switch immediately. Preferably, the safety switch is directly via a transformer controlled while the throttle charging, longitudinal switch via a transformer and a further driver circuit is driven, the additional driver circuit ensures particularly steep edges at current increase.

Besonders vorteilhaft ist ein Bypassschalter als Bypass für den Laserdiodenstrom zwischen dem Eingang und dem Ausgang der ein oder mehreren Laserdioden angeordnet. Mit diesem Bypassschalter kann/können im Fehlerfall, indem der Diodenstrom direkt abgeleitet wird, die eine oder mehrere Laserdiode(n) sehr schnell aus- und eingeschaltet werden. Damit ist auch der ebenfalls sehr belastete, da schnell schaltende Entladungsschalter über einen weiteren Schalter gesichert. Wobei der sichernde Bypassschalter wiederum als stationärer Schalter weniger Belastung ausgesetzt und damit wenig fehleranfällig ist. Somit sind beiden dynamischen Schaltern des Drosselabwärtswandlers jeweils statische Sicherheitsschalter zugeordnet, welche insbesondere im Fehlerfall zuverlässig eine schnelle Abschaltung des Laserdiodenstromes gewährleisten.Particularly advantageously, a bypass switch is arranged as a bypass for the laser diode current between the input and the output of the one or more laser diodes. With this bypass switch can / can in the event of an error, by the diode current is derived directly, the one or more laser diode (s) are switched off and on very quickly. This is also the also very loaded, as fast switching discharge switch secured via another switch. Whereby the locking bypass switch, in turn, is subjected to less stress as a stationary switch and is therefore less error-prone. Thus, both dynamic switches of the Drosselabwärtswandlers each static safety switches are assigned, which reliably ensure a fast shutdown of the laser diode current especially in case of failure.

Vorzugsweise sind die Schalter unabhängig voneinander ansteuerbar, d. h. die langsamen Schalter, Längsschalter und Sicherheits-Längsschalter haben einen Steuereingang mit dem sie mit einer langsamen Shutter-Steuerung verbunden werden können, welche sie zum Ausschalten der Laserdiode und/oder eine im Folgenden erläuterte Sicherheitsüberprüfung ansteuert und die schnellen Schalter, der Endladeschalter und der Bypassschalter haben einen weiteren Steuereingang, welcher mit einer schnellen Shutter-Steuerung verbunden werden kann, welche diese entsprechend ansteuert. Damit sind zwei vollkommen unabhängige Schaltersysteme vorgesehen, welche beide jeweils die Laserdiode abschalten können. Selbst wenn eines der Systeme einen Fehler aufweist, kann die Laserdiode sofort über das andere Schaltersystem abgeschaltet werden.Preferably, the switches are independently controllable, d. H. the slow switches, longitudinal switches and longitudinal safety switches have a control input with which they can be connected to a slow shutter control which triggers them to switch off the laser diode and / or a safety check explained below and the fast switches, the discharge switch and the bypass switch have another control input, which can be connected to a fast shutter control, which controls them accordingly. Thus, two completely independent switch systems are provided, both of which can switch off the laser diode in each case. Even if one of the systems has a fault, the laser diode can be shut down immediately via the other switch system.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Drossel eine einzige Windung. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Induktivität der Drossel sehr gering ist. Um den Laserdiodenstrom dennoch konstant zu halten muss eine sehr hohe Schaltfrequenz zum Laden und Entladen der Drossel, also von Längsschalter und Entladeschalter realisiert sein. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Regelung des Laserdiodenstromes und eine maximal schnelle Abschaltung der Laserdiode auch über Schalter, nach deren Betätigung erst eine Entladung der Drossel erfolgen muss, bevor eine endgültige Abschaltung der Laserdiode realisiert ist. Die Problematik hierbei ist jedoch, dass Längs- und Entladeschalter dabei aufgrund der sehr hohen Schaltfrequenz enormen Belastungen ausgesetzt und damit sehr fehleranfällig sind. Gerade in diesem, für eine hohe Regeldynamik sehr vorteilhaften Fall einer sehr geringen Induktivität erweist sich das erfindungsgemäße Vorsehen von Sicherheitschaltern wie dem Sicherheits-Längsschalter und dem Bypassschalter als wichtig um die Abschaltsicherheit der Laserdiode zu gewährleisten. Wobei ein sicheres Abschalten letztlich dann gewährleistet ist, wenn beide Sicherheitsschalter in ihre Abschaltposition geschaltet sind. D. h. der Sicherheits-Längsschalter ist geöffnet, der Bypassschalter ist geschlossen. Dies wird im Folgenden als sicherer Zustand bezeichnet.In a further advantageous embodiment, the throttle comprises a single turn. This ensures that the inductance of the choke is very low. Nevertheless, in order to keep the laser diode current constant, a very high switching frequency must be realized for charging and discharging the choke, that is, the longitudinal switch and the discharge switch. This allows a very fast control of the laser diode current and a maximum fast shutdown of the laser diode via switches, after their operation only a discharge of the throttle must be made before a final shutdown of the laser diode is realized. The problem here is, however, that longitudinal and discharge switches are exposed to enormous loads due to the very high switching frequency and thus very prone to error. Especially in this, for a high control dynamics very advantageous case of a very low inductance, the provision of safety switches according to the invention as the safety longitudinal switch and the bypass switch proves to be important to ensure the shutdown safety of the laser diode. Wherein a safe shutdown is ultimately guaranteed when both safety switches are switched to their shutdown position. Ie. the safety longitudinal switch is open, the bypass switch is closed. This is referred to below as a safe state.

Bevorzugt ist dem Sicherheits-Längsschalter ein Spannungsmesser nachgeschaltet. Über diesen kann die Sperreigenschaft des Sicherheits-Längsschalters überprüft werden. So muss die Spannung am Spannungsmesser bei geöffnetem Sicherheits-Längsschalter auch bei Einspeisen eines Prüfstroms auf Null zurückgehen. Dieser Selbsttest, Anlegen eines Prüfstroms, Öffnen des Sicherheits-Längsschalters und Messen der durch diesen tretenden Spannung, zum Überprüfen des Sicherheits-Längsschalters wird immer dann durchgeführt, wenn die Laserdiode ausgeschaltet ist. Misst der Spannungsmesser im Testfall eine Spannung, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben bzw. die Einschaltmöglichkeit der Laserdiode unterbunden.The safety longitudinal switch is preferably followed by a voltmeter. This can be used to check the blocking characteristic of the safety limit switch. Thus, the voltage at the voltmeter with open safety longitudinal switch must go back to zero even when feeding a test current. This self-test, applying a test current, opening the safety cut-out and measuring the voltage passing through it, to check the safety cut-out is always done when the laser diode is off. If the voltmeter measures a voltage in the test case, an error message is output or the switch-on option of the laser diode is inhibited.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Diodentreiber eine Hilfsstromquelle. Diese kann als zusätzliche Stromquelle ausgebildet sein oder besonders vorteilhaft als Vorwiderstand über den der Strom der für den Betrieb der Laserdiode anzuschließenden Gleichstromquelle weit unter die Anregungsschwelle der Laserdiode begrenzt. Der Hilfsstrom dient dazu die Funktionalität von Entladungs- und Bypassschalter bei nicht aktiver Laserdiode zu überprüfen. Hierzu wird mittels einer Komparatorschaltung der Strom am Entladungs- und am Bypassschalter gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Weichen die Werte voneinander ab, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben oder die Einschaltmöglichkeit der Laserdiode unterbunden.In a further advantageous embodiment, the diode driver comprises an auxiliary power source. This may be formed as an additional power source or particularly advantageous as a dropping resistor via which limits the current to be connected for the operation of the laser diode DC power source far below the excitation threshold of the laser diode. The auxiliary current serves to check the functionality of the discharge and bypass switch when the laser diode is not active. For this purpose, the current at the discharge and at the bypass switch is measured by means of a comparator circuit and compared with a desired value. If the values deviate from one another, an error message is output or the switch-on option of the laser diode is prevented.

Vorzugsweise wird auch während des Betriebs der Laserdiode ständig mit einer Komparatorschaltung eine von der Regelung unabhängige Kontrolle des Diodenstroms durchgeführt. Damit wird der Längsschalter ständig auf Fehler überprüft. Steigt der Diodenstrom über den Sollwert an, so wird sofort eine Fehlermeldung ausgegeben bzw. die Entlade- und Bypassschalter sofort geschlossen, so dass es zu keiner Überbelastung der Laserdiode(n) kommen kann. Damit ist ein Schutz der teuren Laserdiode und bei medizinischen Anwendungen ein Schutz des Patienten gewährleistet.Preferably, even during operation of the laser diode is continuously performed with a comparator circuit independent of the control of the diode current control. Thus, the longitudinal switch is constantly checked for errors. If the diode current rises above the setpoint, an error message is output immediately or the discharge and bypass switches are closed immediately so that no overloading of the laser diode (s) can occur. This protects the expensive laser diode and protects the patient in medical applications.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnungen eingehend erläutert werden.Further details and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims in connection with the description of Embodiments, which are explained in detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch eine Schaltbild eines Diodentreibers für eine Laserdiode, 1 schematically a circuit diagram of a diode driver for a laser diode,

2 schematisch den Stromverlauf an einer über einen Diodentreiber betriebenen Laserdiode, 2 schematically the current profile at a driven via a diode driver laser diode,

3 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung eines Bypassschalters eines Diodentreibers und 3 an example of an inventive arrangement of a bypass switch of a diode driver and

4 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Bypassschalters eines Diodentreibers. 4 a further example of an inventive arrangement of a bypass switch of a diode driver.

In 1 ist schematisch ein Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Diodentreibers dargestellt, welcher prinzipiell als Abwärtswandlerschaltung mit Synchrongleichrichter ausgeführt ist. Die Abwärtswandlerschaltung umfasst einen Eingang 2 zum Anschluss einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle, einen Längsschalter 3 welcher mit einer Drossel 4 und einem Laserdiodenstack 5 in Reihe geschalten ist, einen parallel zu dem Laserdiodenstack 5 geschalteten Endladeschalter 6 und einem Eingangskondensator 7 und einen Ausgang 8. Stromleitungen und Drossel 4 sind als Kupferbahnen mit Dicken von mehr als 1 mm realisiert, wobei die Drossel 4 nur genau eine Windung und damit eine extrem kleine Induktivität aufweist. Der Entladeschalter 6 kann als Freilaufdiode oder wie hier als aktiver Gleichrichter mit synchronisiertem Schalter ausgebildet sein. Die Schalter des Diodentreibers können aber auch teilweise oder vollständig als Transistoren, z. B. als MOSFETs und/oder Leistungs-MOSFETs oder bipolare Transistoren ausgebildet sein. Diese Bestandteile des Diodentreibers wirken als Drosselabwärtswandler. Sobald der Längsschalter 3 geschlossen ist, läuft der Strom einer angeschlossenen Gleichspannungsquelle über die Drossel 4 und den Laserdiodenstack 5. Ist der Strom der Gleichspannungsquelle über der Laserschwelle so wird dabei der Laserdiodenstack 5 betrieben. Sobald der Längsschalter 3 geschlossen ist und Strom fließt, wird die Drossel 4 aufgeladen. Nach einer sehr kurzen Ladezeit wird der Längsschalter 3 geöffnet, so dass kein weiterer Strom mehr von der Gleichspannungsquelle zum Laserdiodenstack 5 gelangen kann. Gleichzeitig wird der Entladeschalter 6 geschlossen, wodurch eine Entladung der Drossel 4 über den Laserdiodenstack 5 erfolgen kann. Nach kurzer Entladezeit wird der Entladeschalter 6 geöffnet und parallel der Längsschalter 3 geschlossen, so dass der Laserdiodenstack 5 erneut an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und der Zyklus von neuem beginnen kann. Der Verlauf des bei diesem Vorgang an dem Laserdiodenstack 5 anliegenden Laserdiodenstroms I ist in 2 gegen die Zeit t aufgetragen dargestellt. Im ersten Zeitintervall ist der Längsschalter 3 geschlossen, der Entladeschalter 6 geöffnet, der Strom der Gleichspannungsquelle fließt durch den Laserdiodenstack 5 und lädt dabei die Drossel 4, bis zum Zeitpunkt t1 ein maximaler Laserdiodenstrom Imax erreicht ist. Dann werden die Schalter 3 und 6 gleichzeitig umgeschalten, die Drossel 4 entlädt sich über den Laserdiodenstack 5, der Strom sinkt dabei bis zu einem Wert Imin, der zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. Dann erfolgt erneut eine Umschaltung, der Ladevorgang beginnt wieder, usw. Während Längsschalter 3 und Entladeschalter 6 gegenphasig geschalten werden, wird die Drossel 4 immer ge- und entladen, der Laserdiodenstrom am Laserdiodenstack 5 steigt an oder fällt ab, er schwankt somit zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert, Imax und Imin. In der Praxis ist man natürlich an einem möglichst konstanten Laserdiodenstrom mit geringer Welligkeit und damit gleichmäßigen arbeiten des Laserdiodenstacks 5 interessiert. Darüber hinaus ist es wichtig, dass der an der Laserdiode 5 anliegende Strom schnell geregelt, also verändert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Drossel 4 mit einer sehr geringen Induktivität ausgestattet ist und die Schaltfrequenz von Längsschalter 3 und Entladeschalter 6 extrem hoch sind. Alle Schaltvorgänge werden über einen Mikroprozessor 9 gesteuert, welcher an den Längsschalter 3 und den Entladeschalter 6 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 9 kann im einfachsten Fall eine hochintegrierte Schaltung sein, in der alle zur Steuerung des Diodentreibers erforderlichen Komponenten integriert sind oder als Mikroprozessor 9, welcher durch die erforderlichen Komponenten wie z. B. Komparator, Verstärker und Zähler ergänzt werden.In 1 schematically a circuit diagram for an embodiment of a diode driver according to the invention is shown, which is designed in principle as a buck converter circuit with synchronous rectifier. The down converter circuit includes an input 2 for connecting a DC voltage source, not shown, a longitudinal switch 3 which with a throttle 4 and a laser diode stack 5 connected in series, one parallel to the laser diode stack 5 Switched Endladeschalters 6 and an input capacitor 7 and an exit 8th , Power lines and throttle 4 are realized as copper tracks with thicknesses of more than 1 mm, the throttle 4 only one turn and thus has an extremely small inductance. The discharge switch 6 can be designed as a freewheeling diode or as here as an active rectifier with synchronized switch. But the switches of the diode driver can also partially or completely as transistors, for. B. be designed as MOSFETs and / or power MOSFETs or bipolar transistors. These components of the diode driver act as a choke down converter. Once the longitudinal switch 3 is closed, the current of a connected DC voltage source passes through the throttle 4 and the laser diode stack 5 , If the current of the DC voltage source is above the laser threshold, then the laser diode stack is thereby 5 operated. Once the longitudinal switch 3 is closed and electricity flows, the throttle becomes 4 charged. After a very short charging time, the longitudinal switch 3 open, so that no more power from the DC voltage source to the laser diode stack 5 can get. At the same time the discharge switch 6 closed, causing a discharge of the throttle 4 over the laser diode stack 5 can be done. After a short discharge time, the discharge switch becomes 6 opened and parallel to the longitudinal switch 3 closed so that the laser diode stack 5 is reconnected to the DC power source and the cycle can begin anew. The course of this process on the laser diode stack 5 adjacent laser diode current I is in 2 shown plotted against the time t. In the first time interval is the longitudinal switch 3 closed, the discharge switch 6 opened, the current of the DC voltage source flows through the laser diode stack 5 and loads the throttle 4 , until the time t1 a maximum laser diode current Imax is reached. Then the switches 3 and 6 switched simultaneously, the throttle 4 discharges via the laser diode stack 5 , the current sinks to a value Imin, which is reached at time t2. Then it is switched again, the charging process starts again, etc. During longitudinal switch 3 and discharge switch 6 will be switched in antiphase, the choke becomes 4 always charged and discharged, the laser diode current at the laser diode stack 5 increases or decreases, thus fluctuating between a maximum and a minimum value, Imax and Imin. In practice, of course, one is to have a very constant laser diode current with low ripple and thus uniform work of the laser diode stack 5 Interested. In addition, it is important that the at the laser diode 5 applied current can be regulated quickly, so it can be changed. This is achieved by the throttle 4 is equipped with a very low inductance and the switching frequency of longitudinal switch 3 and discharge switch 6 are extremely high. All switching operations are via a microprocessor 9 controlled, which to the longitudinal switch 3 and the discharge switch 6 connected. The microprocessor 9 In the simplest case, it can be a highly integrated circuit in which all the components required for controlling the diode driver are integrated or as a microprocessor 9 , which by the required components such. B. comparator, amplifiers and counters are added.

Im Laststromkreis, welcher im Wesentlichen durch Entladeschalter 6, Drossel 4 und Laserdiodenstack 5 gebildet wird, befindet sich ein Messwiderstand 10 für die Strommessung, dem ein Verstärker 11 nachgeschaltet ist, der eine Spannung liefert, welche dem Iststrom an dem Laserdiodenstack 5 entspricht, vorausgesetzt der Laserdiodenstack 5 hat keinen Masseschluss. Die, dem Iststrom entsprechende Spannung wird als Istwertregelgröße an den Mikroprozessor 9 geleitet. Im Mikroprozessor 9 implementierte Verfahren steuern den Längsschalter 3 und den Entladeschalter 6 entsprechend an, um den Laserdiodenstack 5 mit dem vorgegebenen Stromwert zu betreiben. Darüber hinaus wird dieser Iststrom auch an einen Komparator 12 übermittelt, welcher dem Verstärker 11 nachgeschaltet ist und einen Sollstrom zum Vergleich mit dem Iststrom vom Mikroprozessor 9 erhält, an den er angeschlossen ist. Der Stromsollwert kann, links unten als Pfeil zum Mikroprozessor 8 angedeutet, analog oder digital am Mikroprozessor 9 eingegeben werden oder im Mikroprozessor 9 als Impulsprofile abgelegt werden. Stimmen Ist- und Sollstrom nicht überein, ist davon auszugehen, dass ein Fehler im Diodentreiber vorliegt. In diesem Fall löst der Komparator 12 ein Fehler Flipflop 13 aus, welches ihm nachgeschal- tet ist und das an den Entladeschalter 6 angeschlossen ist, welchen es hardwaremäßig schließt. Darüber hinaus ist das Flipflop 13 an den Längsschalter 3 angeschlossen, den es im Fehlerfall öffnet, um die Stromzufuhr durch die Gleichspannungsquelle zu unterbrechen. So wird der Laserdiodenstack 5 angeschaltet. Gleichzeitig wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Um Massefehler des Laserdiodenstacks 5 erkennen zu können, umfasst der Diodentreiber einen zweiten von der Regelung und dem Komparator 12 unabhängigen Messwiderstand 14 am positiven Eingang 2 des Diodentreibers. Damit können Fehlströme im Diodenkreis erkannt werden. Beispielsweise könnte der Minuspol der externen Diodenverdrahtung des Laserdiodenstacks 5 Masseschluss verursachen, oder in dem Laserdiodenstack 5 selbst kann ein Kurzschluss nach Masse auftreten, dann würde der abfließende Strom zum Ausgang 8 nicht mehr über den für die Regelung maßgeblichen Messwiderstand 10 erfasst werden und der für die Regelung verantwortliche Längsschalter 3 würde voll aufgesteuert werden. Der Messwiderstand 14 am Eingang 2 ist über einen Verstärker 15 zur Signalauswertung mit dem Mikroprozessor 9 verbunden, welcher den damit verbundenen Stromanstieg und damit diesen Fehlerzustand erfasst und ein sofortiges Öffnen des Längsschalters 3 auslöst. Dadurch wird die Zerstörung des Diodentreibers und des Laserdiodenstacks 5 bei einem Masseschluss des Laserdiodenstacks 5 verhindert. Dieses Strommesssystem umfasst einen in der Figur der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten weiteren Komparator, der den am Mikroprozessor 9 generierten Sollstrom mit dem gemessenen Iststrom vergleicht und im Fehlerfall über das Fehler Flipflop 13 die Abschaltung des Laserdiodenstacks 5 hardwaremäßig auslöst.In the load circuit, which essentially by discharge switch 6 , Choke 4 and laser diode stack 5 is formed, there is a measuring resistor 10 for the current measurement, which is an amplifier 11 is connected, which supplies a voltage which the actual current to the laser diode stack 5 corresponds, provided the laser diode stack 5 has no ground fault. The voltage corresponding to the actual current is sent to the microprocessor as an actual value control variable 9 directed. In the microprocessor 9 implemented methods control the longitudinal switch 3 and the discharge switch 6 according to the laser diode stack 5 to operate with the specified current value. In addition, this actual current is also connected to a comparator 12 transmitted to the amplifier 11 is downstream and a target current for comparison with the actual current from the microprocessor 9 receives, to which it is connected. The current setpoint can be shown in the bottom left as an arrow to the microprocessor 8th indicated, analog or digital on the microprocessor 9 be entered or in the microprocessor 9 be stored as pulse profiles. If actual and nominal current do not match, it can be assumed that there is an error in the diode driver. In this case, the comparator triggers 12 an error flip flop 13 which is downstream of him and that to the discharge switch 6 is connected, which it closes in hardware. In addition, the flip flop 13 to the longitudinal switch 3 connected, which it opens in case of failure, to interrupt the power supply by the DC voltage source. This is how the laser diode stack gets 5 turned on. At the same time, an error message is output. To ground fault of the laser diode stack 5 to be able to detect, the diode driver comprises a second of the control and the comparator 12 independent measuring resistor 14 at the positive entrance 2 of the diode driver. This fault currents can be detected in the diode circuit. For example, the negative pole of the external diode wiring of the laser diode stack 5 Cause ground fault, or in the laser diode stack 5 even if a short circuit to ground occurs, then the outgoing current would be the output 8th no longer above the measuring resistance relevant for the control 10 and the controller responsible for the control 3 would be fully opened. The measuring resistor 14 at the entrance 2 is via an amplifier 15 for signal evaluation with the microprocessor 9 connected, which detects the associated increase in current and thus this error condition and an immediate opening of the longitudinal switch 3 triggers. This will destroy the diode driver and the laser diode stack 5 at a short to ground of the laser diode stack 5 prevented. This current measuring system comprises a further comparator, not shown in the figure for the sake of clarity, which is connected to the microprocessor 9 generated target current with the measured actual current compares and in the event of an error on the error flip-flop 13 the shutdown of the laser diode stack 5 triggers hardware.

Da Längsschalter 3 und Entladeschalter 6 extrem viele Schaltvorgänge ausführen müssen, haben sie eine gewisse Fehleranfälligkeit, d. h. es kann zu einem Ausfall einer der Schalter kommen, wodurch ein Abschalten des Laserdiodenstacks 5 unter Umständen nicht mehr gewährleistet wäre. Um dieses Abschalten auch im Fehlerfall eines der Schalter zu gewährleisten ist deshalb jeden dieser Schalter ein weiterer Schalter zugeordnet. So ist ein Sicherheits-Längsschalter 16 in Reihe zum Längsschalter 3 zwischen diesem und dem Eingang 2 angeordnet und ein Bypassschalter 17 parallel zum Entladeschalter 6, zwischen dem Laserdiodeneingang 18 und dem Laserdiodenausgang 19. Die beiden Sicherheitsschalter 16 und 17 werden im Fall eines Fehlers gleichzeitig mit dem entsprechenden Längsschalter 3 bzw. Entladeschalter 6 geöffnet bzw. geschlossen, so dass im Falle eines Ausfalls von Längsschalter 3 oder Entladeschalter 6 jeweils der Sicherheits-Längsschalter 16 und/oder der Bypassschalter 17 deren Funktion übernehmen und für ein sicheres Abschalten des Diodenstacks 5 sorgen. Diese beiden Sicherheitsschalter werden im Lastbetrieb des Laserdiodenstacks 5 nicht zur Regelung des Laserdiodenstacks 5 geschalten und sind damit keiner dynamischen Belastung ausgesetzt. Damit ist ihre Fehleranfälligkeit weitaus geringer als die der beiden ständig durch Schaltvorgänge beanspruchten Schalter 3 und 6. Um bei einem über den Fehler Flipflop 13 angezeigten Fehler den Längsschalter 3 zu öffnen und gleichzeitig Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 zu schließen, um damit den Laserdiodenstack 5 sicher abzuschalten, ist der Fehler Flipflop 13 mit Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 über Oder-Gatter 20 und 21 mit den Treibern 22 und 23 der Schalter verschaltet und über ein Und-Gatter 24 mit dem Treiber 25 des Längsschalters 3. Dieser Abschaltprozess des Laserdiodenstacks 5 über dieselben Schalter kann darüber hinaus durch einen Optokoppler 26 in Gang gesetzt werden, welcher hierzu über einen Inverter 27 ebenfalls mit dem Und-Gatter 24 und außerdem mit den Oder-Gattern 20 und 21 verbunden ist.Because longitudinal switch 3 and discharge switch 6 have to perform extremely many switching operations, they have a certain susceptibility to errors, ie there may be a failure of one of the switches, causing a shutdown of the laser diode stack 5 might no longer be guaranteed. To ensure this shutdown in case of failure of one of the switches therefore each switch is assigned a further switch. So is a safety-length switch 16 in series with the longitudinal switch 3 between this and the entrance 2 arranged and a bypass switch 17 parallel to the discharge switch 6 , between the laser diode input 18 and the laser diode output 19 , The two safety switches 16 and 17 be in the event of a fault simultaneously with the corresponding longitudinal switch 3 or discharge switch 6 opened or closed, so that in case of failure of longitudinal switch 3 or discharge switch 6 each of the safety longitudinal switch 16 and / or the bypass switch 17 take over their function and for a safe shutdown of the diode stack 5 to care. These two safety switches are in load operation of the laser diode stack 5 not to control the laser diode stack 5 switched and thus are not exposed to dynamic load. Thus, their error rate is much lower than that of the two constantly claimed by switching switches 3 and 6 , To flip-flop over at the error 13 displayed error the longitudinal switch 3 to open and at the same time discharge switch 6 and bypass switch 17 close to the laser diode stack 5 safely shut down, the error is flip flop 13 with discharge switch 6 and bypass switch 17 over Or gate 20 and 21 with the drivers 22 and 23 the switch connects and over an AND gate 24 with the driver 25 of the longitudinal switch 3 , This shutdown process of the laser diode stack 5 Over the same switch can also by an optocoupler 26 be set in motion, which this via an inverter 27 also with the and gate 24 and also with the Oder gates 20 and 21 connected is.

Längsschalter 3 und Sicherheits-Längsschalter 16 werden über Transformatoren 28 und 29 angesteuert. Der Transformator 28 wird über einen Hilfstransistor 30 angetrieben. Dabei ist zwischen den Transformator 29 und den Sicherheits-Längsschalter 16 ein Widerstand 31 geschaltet, der die Kapazität des als MOSFET-Transistors ausgeführten Sicherheits-Längsschalters 16 entlädt, um dessen Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Transformatoren 28 und 29 werden zur Ansteuerung der Schalter 3 und 16 verwendet da sie keinen Gleichspannungspegel durchlassen und damit beim Auftreten von statischen Signalen, wie sie bspw. bei einem Fehlerzustand des Mikroprozessors 9 verursacht werden, die Schalter 3 und 16 sofort öffnen und damit den Laserdiodenstack 5 abschalten. Der Transformator 29 des Sicherheits-Längsschalters 16 weist drei Wicklungen, eine Primärwicklung 32, eine mittlere Wicklung 33 und eine Wicklung 34 auf, wobei die mittlere Wicklung 33 über Gleichrichter-Dioden 35 mit dem Treiber 25 des Längsschalters 3 verbunden ist, so dass der Transformator 29 für den Sicherheits-Längsschalter 16 zusätzlich die Hilfsspannung für den Treiber 25 des Längsschalters 3 liefert. Die Wicklung 34 geht über Gleichrichter-Dioden 36 zum Sicherheits-Längsschalter 16. Der Transformator 29 ist über zwei Transistoren 37 und 38, über die er gesteuert wird an den Mikroprozessor 9 angeschlossen. Die Transistoren 37 und 38 werden im Normalbetrieb des Mikroprozessors 9 von diesem gesteuert und laufen mit 100 kHz. Bei einem Ausfall des Mikroprozessors 9 werden sie nicht mehr angesteuert, dadurch wird auch der Transformator 29 außer Betrieb gesetzt, der Sicherheits-Längsschalter 16 öffnet augenblicklich, der Stromfluss zum Laserdiodenstack 5 ist unterbrochen. Damit ist eine Absicherung von Diodentreiber und Laserdiodenstack 5 durch sofortige Abschaltung bei einem Ausfall des Mikroprozessors 9 gewährleistet. Eine weitere Möglichkeit der Abschaltung des Laserdiodenstacks 5 ist über zwei sich zur Erhöhung der Systemsicherheit gegenseitig überwachende Optokoppler 39 und 40 gegeben, welche über Widerstände 41 und 42 mit einem Hilfstransistor 43 zum Speisen des Transformators 29 zum Schließen des Sicherheits-Längsschalters 16 verbunden sind. Die Optokoppler 26, 39 und 40 werden durch eine nicht gezeigte Steuerung, welche bspw. über ein Interface bedient werden kann, angesteuert. Die Steuerung ist Bestandteil eines übergeordneten Geräts wie einer industriellen Anlage oder eines medizinischen Geräts, in welche Diodentreiber und Laserdiode eingebaut sind. Derartige Steuerung verfügen überlicherweise über NotAus und Interlock-Kreise, welche unmittelbar auf die Optokoppler 26, 39 und 40 wirken. Mit dem NotAus kann im Störungsfall direkt vom Bediener das Gerät in einen sicheren Zustand gebracht werden. Der Interlock Kreis verbindet z. B. Türkontakte oder Fehlersignale von wichtigen Komponenten z. B. Kühlung.series switches 3 and safety longitudinal switch 16 be about transformers 28 and 29 driven. The transformer 28 is via an auxiliary transistor 30 driven. It is between the transformer 29 and the safety longitudinal switch 16 a resistance 31 connected, the capacity of the designed as a MOSFET transistor longitudinal safety switch 16 discharges to increase its switching speed. The transformers 28 and 29 are used to control the switch 3 and 16 used since they do not pass DC level and thus the occurrence of static signals, such as in an error state of the microprocessor 9 caused the switches 3 and 16 immediately open and thus the laser diode stack 5 switch off. The transformer 29 of the safety longitudinal switch 16 has three windings, a primary winding 32 , a middle winding 33 and a winding 34 on, with the middle winding 33 via rectifier diodes 35 with the driver 25 of the longitudinal switch 3 connected so that the transformer 29 for the safety longitudinal switch 16 additionally the auxiliary voltage for the driver 25 of the longitudinal switch 3 supplies. The winding 34 goes via rectifier diodes 36 to the safety longitudinal switch 16 , The transformer 29 is about two transistors 37 and 38 over which it is controlled to the microprocessor 9 connected. The transistors 37 and 38 be in normal operation of the microprocessor 9 controlled by this and running at 100 kHz. In case of failure of the microprocessor 9 they are no longer driven, this is also the transformer 29 shut down, the safety longitudinal switch 16 opens instantaneously, the current flow to the laser diode stack 5 is interrupted. This is a hedge of diode driver and laser diode stack 5 by immediate shutdown in case of failure of the microprocessor 9 guaranteed. Another possibility of switching off the laser diode stack 5 is via two mutually monitoring to increase system security opto-couplers 39 and 40 given, which over resistances 41 and 42 with an auxiliary transistor 43 for feeding the transformer 29 for closing the safety longitudinal switch 16 are connected. The optocouplers 26 . 39 and 40 are controlled by a controller, not shown, which can be operated, for example, via an interface. The controller is part of a higher level device such as an industrial plant or a medical device incorporating diode drivers and laser diodes. Such controllers usually have emergency and interlock circuits which directly contact the optocouplers 26 . 39 and 40 Act. With the emergency stop, the device can be brought to a safe state directly by the operator in the event of a fault. The interlock circuit connects z. B. door contacts or error signals from important components such. B. cooling.

Wird also eine Schutztüre ohne vorherige Abschaltung des Geräts geöffnet, dann schaltet letztlich der Türkontakt über die Optokoppler 26, 39 und 40 ab. Oder das Kühlsystem der Laserdiode fällt aus, dann muss die Laserdiode auch sofort abgeschaltet werden. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die gegebenenfalls von dem Laserdiodenstack 5 zur Verfügung gestellten Kontrollwerte wie Temperatur, Feuchtigkeits-, Monitordiodensignale und Kühlwasserfluss direkt in den Mikroprozessor 9 des Diodentreibermoduls eingehen. Diese Signale werden durch den Programmablauf des Mikroprozessors 9 des Diodentreibers dann ständig hinsichtlich ihrer Grenzwerte überwacht. Überschreitet mindestens ein Signal den voreingestellten oder fest programmierten Grenzwert erfolgt das sofortige Abschalten sicher über den erfindungsgemäßen elektronischen Abschaltmechanismus. Speziell in diesem Fall würde ein mechanischer Shutter nicht hilfreich sein, da dieser nur die Laserstrahlung abblockt, aber die Stromzufuhr zum Laserdiodenstack 5 nicht unterbricht.So if a safety door without prior shutdown of the device is opened, then ultimately the door contact switches via the optocouplers 26 . 39 and 40 from. Or the cooling system of the laser diode fails, then the laser diode must be switched off immediately. For this purpose, it is advantageous if, if necessary, of the laser diode stack 5 provided control values such as temperature, humidity, monitor diode signals and cooling water flow directly into the microprocessor 9 of the diode driver module. These signals are determined by the program flow of the microprocessor 9 the diode driver is then constantly monitored for their limits. If at least one signal exceeds the preset or permanently programmed limit value, the immediate shutdown takes place safely via the electronic shutdown mechanism according to the invention. Especially in this case, a mechanical shutter would not be helpful, as it blocks only the laser radiation, but the power supply to the laser diode stack 5 does not interrupt.

Um die Abschaltsicherheit des Diodentreibers zu erhöhen sind Mechanismen zum ständigen Selbsttest der Schalter 3, 6, 16 und 17 vorgesehen. Diese sind im Diodentreiber über mehrere Testschaltungen realisiert.Mechanisms for continuous self-testing of the switches are to increase the shutdown safety of the diode driver 3 . 6 . 16 and 17 intended. These are realized in the diode driver via several test circuits.

Um den Sicherheits-Längsschalter 16 zu testen ist diesem ein Spannungsmesser 44 nachgeschaltet, welcher zwischen dem Sicherheits-Längsschalter 16 und dem Längsschalter 3 eingreift und die Spannung gegenüber dem Ausgang 8 misst. Über diesen Spannungsmesser 44 kann die Sperreigenschaft des Sicherheits-Längsschalters 16 überprüft werden. So muss die Spannung am Spannungsmesser 44 bei geöffnetem Sicherheits-Längsschalter 16 auf Null zurückgehen. Um den schnellen Längsschalter 3 auch überprüfen zu können, wird zwischen den beiden Längsschaltern 3 und 16 eine Prüfspannung über einen dem Eingang 2 nachgeschalteten Vorwiderstand 45 angelegt Dies geschieht in der Art, dass zwischen dem Vorwiderstand 45 und dem Ausgang 8 geschalteter Hilfstransistor 46 geöffnet wird und Strom über zwischen Vorwiderstand 45 und Spannungsmesser 44 angeordnete Diode 47 fließen kann. In diesem Testfall sind Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 im sicheren Zustand, d. h. sie sind statisch leitend angesteuert. Damit würde im Fehlerfall des Längsschalters 3 der durch den Widerstand 45 begrenzte Prüfstrom abfließen und die zu messende Spannung wäre entsprechend gering. Sperrt der Längsschalter 3 sicher, kann kein Prüfstrom abfließen und die am Spannungsmesser 44 gemessene Spannung entspricht nahezu der Versorgungsspannung des Diodentreibers. Dieser Selbsttest, Anlegen eines Prüfstroms, öffnen des Sicherheits-Längsschalters 16 und Messen der durch diesen tretenden Spannung, zum Überprüfen des Sicherheits-Längsschalters 16 und Längsschalter 3 wird immer dann durchgeführt, wenn der Laserdiodenstack 5 sicher ausgeschaltet ist. Misst der Spannungsmesser 44 im Testfall eine unzulässige Spannung, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben und die Einschaltmöglichkeit des Laserdiodenstacks 5 unterbunden. Der Prüfstrom durch den Widerstand 45 liegt weit unterhalb der Laseranregungsschwelle des Laserdiodenstacks 5 und kann selbst im ungünstigsten mehrfachen Fehlerfall oder im Einschalt- bzw. Ausschaltmoment nicht gefährlich werden.To the safety longitudinal switch 16 to test this is a voltmeter 44 downstream, which between the safety longitudinal switch 16 and the longitudinal switch 3 engages and the voltage across the output 8th measures. About this voltmeter 44 can change the lock feature of the safety-limit switch 16 be checked. So must the voltage on the voltmeter 44 with the safety longitudinal switch open 16 go back to zero. To the fast longitudinal switch 3 Also to be able to check is between the two longitudinal switches 3 and 16 a test voltage across the input 2 downstream series resistor 45 This happens in the way that between the Vorwiderstand 45 and the exit 8th switched auxiliary transistor 46 is opened and power over between series resistor 45 and voltmeter 44 arranged diode 47 can flow. In this test case are discharge switches 6 and bypass switch 17 in the safe state, ie they are controlled statically conductive. This would in case of failure of the longitudinal switch 3 by the resistance 45 flow out limited test current and the voltage to be measured would be correspondingly low. Locks the longitudinal switch 3 sure, no test current can flow out and that at the voltmeter 44 Measured voltage corresponds almost to the supply voltage of the diode driver. This self-test, applying a test current, open the safety limit switch 16 and measuring the voltage passing therethrough, for checking the safety longitudinal switch 16 and longitudinal switch 3 is always performed when the laser diode stack 5 safely turned off. Measures the voltmeter 44 In the test case, an inadmissible voltage, an error message is issued and the switch-on of the laser diode stack 5 prevented. The test current through the resistor 45 is far below the laser excitation threshold of the laser diode stack 5 and can not be dangerous even in the most unfavorable multiple fault case or in the switch-on or switch-off.

Um Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 auf Funktionsfähigkeit zu testen ist dem Eingang 2 ein Vorwiderstand 48 nachgeschaltet, welcher als Hilfsstromquelle für die Schalter 6 und 17 dient. Dieser Vorwiderstand 48 ist auch so dimensioniert, dass der Strom der für den Betrieb des Laserdiodenstacks 5 anzuschließenden Gleichspannungsquelle weit unter die Anregungsschwelle der Laserdiode begrenzt wird. Der Hilfsstrom dient dazu die Funktionalität von Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 bei nicht aktivem Laserdiodenstack 5 zu überprüfen. Hierzu wird mittels eines zwischen Vorwiderstand 48 und Ausgang 8 geschalteten Spannungsmessers 49 der parallel zu einem Hilfstransistor 50 geschaltet ist, die Spannung am Hilfstransistor 50 bei geöffnetem Zustand des Hilfstransistors 50 gemessen. Bei geschlossenem Zustand von Entladeschalter 6 und/oder Bypassschalter 17 fließt der Hilfsstrom durch den Vorwiderstand 48 über die zwischen Vorwiderstand 48 und Entladeschalter 6 geschaltete Diode 51 nach Masse ab. Über den Spannungsmesser 49 wertet der steuernde Mikroprozessor 9 die Funktionsfähigkeit der Schalter 6 und 17 aus. Ist mindestens einer der beiden Schalter 6 oder 17 geschlossen, dann ist nur noch die Flussspannung der Diode 51. messbar. Im Fehlerfall, also wenn keiner der Schalter 6 und 17 schließt, liegt die volle Eingangsspannung an dem Spannungsmesser 49 an. Um einen noch genaueren Funktionstest von Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 durchzuführen kann folgender Programmablauf realisiert werden: Im sicheren Zustand, d. h. wenn die beiden Längsschalter 3 und 16 geöffnet sind und bereits durch die oben beschriebene Prüfung der Längsschalter 3 und 16 deren Funktionsfähigkeit sichergestellt ist, werden Entladeschalter 6 und Bypassschalter 17 und der Hilfstransistor 50 abgeschaltet. Mit Spannungsmesser 49 wird nahezu die volle Eingangsspannung gemessen. Danach erfolgt das Einschalten des Entladeschalters 6 und der Spannungsmesser 49 muss nahezu Null anzeigen. Anschließend wird der Entladeschalter 6 abgeschaltet, der Spannungsmesser 49 muss wieder nahezu Eingangsspannung zeigen. Dann erfolgt in gleicher Weise mit Messung das Ein-/Ausschalten des Bypassschalters 17, der über die Drossel 4 parallel zum Entladeschalter 6 liegt. Da die Induktivitätder Drossel 4 sehr klein ist, hat diese keinen Einfluss auf die Messung. Danach werden sicherheitshalber beide Schalter 6 und 17 wieder eingeschaltet. Wenn die Spannungen in der beschriebenen Weise gemessen wurden, sind beide Schalter 6 und 17 auf Funktion geprüft. Dieser Test wird sinnvollerweise vor dem Übergang aus dem sicheren Zustand in den Betriebsmodus der Laserdioden durchgeführt. Weichen die Spannungsmesswerte von den vorgegeben (programmierten) Werten ab, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben und die Einschaltmöglichkeit des Laserdiodenstacks 5 unterbunden.To discharge switch 6 and bypass switch 17 to test functionality is the input 2 a series resistor 48 downstream, which as an auxiliary power source for the switch 6 and 17 serves. This resistor 48 is also sized so that the current for the operation of the laser diode stack 5 to be connected DC voltage source is limited well below the excitation threshold of the laser diode. The auxiliary current serves the functionality of discharge switch 6 and bypass switch 17 with not active laser diode stack 5 to check. This is done by means of an intermediate resistor 48 and exit 8th switched voltmeter 49 parallel to an auxiliary transistor 50 is switched, the voltage at the auxiliary transistor 50 when the auxiliary transistor is open 50 measured. When the discharge switch is closed 6 and / or bypass switch 17 the auxiliary current flows through the series resistor 48 over the between resistor 48 and discharge switch 6 switched diode 51 to mass. About the voltmeter 49 evaluates the controlling microprocessor 9 the functionality of the switches 6 and 17 out. Is at least one of the two switches 6 or 17 closed, then is only the forward voltage of the diode 51 , measurable. In case of error, so if none of the switches 6 and 17 closes, the full input voltage is at the voltmeter 49 at. For an even more accurate function test of discharge switch 6 and bypass switch 17 the following program sequence can be realized: In the safe state, ie when the two longitudinal switches 3 and 16 are open and already by the above-described test of the longitudinal switch 3 and 16 their functionality is ensured, discharge switch 6 and bypass switch 17 and the auxiliary transistor 50 off. With voltmeter 49 Nearly the full input voltage is measured. After that, the discharge switch is turned on 6 and the voltmeter 49 must be close to zero. Subsequently, the discharge switch 6 shut off, the voltmeter 49 must again show almost input voltage. Then takes place in the same way with measurement on / off the bypass switch 17 who has the throttle 4 parallel to the discharge switch 6 lies. Since the inductance of the choke 4 is very small, this does not affect the measurement. Thereafter, both switches are for safety's sake 6 and 17 switched back on. When the voltages were measured in the manner described, both are switches 6 and 17 tested for function. This test is expediently carried out before the transition from the safe state into the operating mode of the laser diodes. If the voltage measured values deviate from the specified (programmed) values, an error message is output and the switch-on option of the laser diode stack 5 prevented.

Um die Abschaltzeiten des Laserdiodenstacks 5 zu minimieren, ist der Bypassschalter 17 als Leistungs-MOSFET oder einem ähnlich schnellen modernen elektronischen Bauteil wie z. B. einem bipolaren Transistor ausgeführt. Wird er darüber hinaus möglichst kurz an dem Laserdiodenstack 5 montiert, so können die Abschaltzeiten des Laserdiodenstacks 5 in eine neue Größenordnung, nämlich den Nanosekundenbereich verschoben werden. Die Anordnung des Bypassschalters 17 in unmittelbarer Nähe des Laserdiodenstacks 5 ermöglichtes, eingeprägte Stromwege beim Abschalten des Laserdiodenstacks 5 durch Kurzschluss soweit möglich beizubehalten und durch die damit mögliche induktivitätsarme Verdrahtung zwischen Bypassschalter 17 und Laserdiodenstack 5 eine Vermeidung von Spannungsspitzen. Ein minialer Abstand und damit eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich bei der in der 3 dargestellten Anordnung. Hier ist der als Leistungs-MOSFET aufgeführte Bypassschalter 17 sowie die Treiberelektronik 23 für den Bypassschalter 17 unmittelbar hinter zwei Laserbarren 501 und 502 auf der als DCB Ceramic ausgeführten Wärmesenke 52 montiert und mit Leiterbahnen 53 verdrahtet. Über eine Bondungen 54 und 55 ist der Bypassschalter 17 elektrisch mit den Laserbarren 501 und 502 verbunden. Mit dieser Anordnung sind elektrische und damit auch optische Schaltzeiten von wenigen Nanosekunden möglich. Ein weiterer Vorzug dieses Aufbaus ist, dass die Kühlung des Bypassschalters 17 und seiner Treiberelektronik 23 gleich mit über die Wärmesenke 52 des hier als zwei Laserbarren 501 und 502 ausgeführten Laserdiodenstacks 5 gekühlt wird. Dadurch wäre eine weitergehende Integration von Elementen des Diodentreibers in den Laserdiodenstack 5 möglich. So könnten bspw. über den Mikroprozessor 9 des Laserdiodenstacks 5 kritische Größen wie die Temperatur des Laserdiodenstacks 5 mit überwacht werden und der Mikroprozessor 9 kann eine sofortige Abschaltung veranlassen, sobald des zu einer Grenzwertüberschreitung kommt.To the shutdown times of the laser diode stack 5 Minimize is the bypass switch 17 as a power MOSFET or a similarly fast modern electronic component such. B. a bipolar transistor. Will he be as short as possible on the laser diode stack 5 mounted, so can the shutdown of the laser diode stack 5 into a new order of magnitude, namely the nanosecond range. The arrangement of the bypass switch 17 in the immediate vicinity of the laser diode stack 5 enabled, impressed current paths when switching off the laser diode stack 5 by short circuit as far as possible and by the possible low-inductance wiring between bypass switch 17 and laser diode stack 5 an avoidance of voltage peaks. A minialer distance and thus a preferred embodiment results in the in the 3 illustrated arrangement. Here is the bypass MOSFET listed as a power MOSFET 17 as well as the driver electronics 23 for the bypass switch 17 immediately behind two laser bars 501 and 502 on the heat sink designed as DCB Ceramic 52 mounted and with tracks 53 wired. About a bonding 54 and 55 is the bypass switch 17 electrically with the laser bars 501 and 502 connected. With this arrangement, electrical and thus optical switching times of a few nanoseconds are possible. Another advantage of this construction is that the cooling of the bypass switch 17 and its driver electronics 23 same with over the heat sink 52 of this as two laser bars 501 and 502 executed laser diode stacks 5 is cooled. This would be a further integration of elements of the diode driver in the laser diode stack 5 possible. For example, via the microprocessor 9 of the laser diode stack 5 critical quantities such as the temperature of the laser diode stack 5 to be monitored with and the microprocessor 9 can cause an immediate shutdown as soon as it comes to a limit violation.

Eine weitere Anordnung, bei der gewährleistet ist, dass der Abstand zwischen Bypassschalter 17 und Laserdiodenstack 5 minimal ist, ist in der 4 dargestellt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass keine Integration des Diodentreibers erfolgen muss, so dass jedes geschlossene handelsübliche Lasermodul 503 mit dem erfindungsgemäßen Diodentreiber kombiniert werden kann. Bypassschalter 17 und sein Treiber 23 sind hier als Abschaltmodul 56 in einen Gehäuse 57 mit Kühlkörper 58 ausgeführt und als solches oder als Bestandteil des Diodentreibers auf einen Anschluss 59 für die Stromzufuhr des Lasermoduls 503 aufgesetzt. Die Verbindung kann als Steckverbindung ausgeführt sein. Sicherer ist es jedoch, wenn das Abschaltmodul 56 mittels Befestigungsschrauben 60 auf den Anschluss 59 aufgeschraubt ist. Die Kühlung kann in diesem Fall, wie hier dargestellt mit Luft oder aber mit Wasser erfolgen. Lasermodule 503 weisen üblicherweise einen Überwachungsanschluss 61 auf, über den vom Lasermodul 503 zur Verfügung gestellte Überwachungssignale wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Monitordiodensignal und Kühlwasserfluss zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund der direkten Nähe von Diodentreiber und Lasermodul 503 bietet sich die Möglichkeit, den hier nicht dargestellten Gegenstecker des Überwachungsanschlusses 61 besonders vorteilhaft mechanisch und elektrisch in das Gehäuse 57 zu integrieren. So können diese Überwachungssignale ständig durch den Programmablauf des Mikroprozessors 9 des Diodentreibers hinsichtlich ihrer Grenzwerte überwacht werden. Überschreitet mindestens ein Überwachungssignal den voreingestellten oder am Mikroprozessor 9 fest hinterlegten Grenzwert, so löst der Mikroprozessor 9 die sofortige Abschaltung des Stromes zum Laserdiodenmodul 503 aus.Another arrangement that ensures that the distance between bypass switch 17 and laser diode stack 5 is minimal, is in the 4 shown. This arrangement has the advantage that no integration of the diode driver must be done so that each closed commercial laser module 503 can be combined with the diode driver according to the invention. bypass switch 17 and its driver 23 are here as shutdown module 56 in a housing 57 with heat sink 58 executed and as such or as part of the diode driver to a terminal 59 for the power supply of the laser module 503 placed. The connection can be designed as a plug connection. It is safer, however, if the shutdown module 56 by means of fastening screws 60 on the connection 59 is screwed on. The cooling can be done in this case, as shown here with air or with water. laser modules 503 usually have a monitoring connection 61 on, over the laser module 503 provided monitoring signals such. As temperature, humidity, monitor diode signal and cooling water flow are provided. Due to the direct proximity of diode driver and laser module 503 offers the possibility of the mating connector of the monitoring connection, not shown here 61 particularly advantageous mechanically and electrically in the housing 57 to integrate. So these monitoring signals can constantly through the program flow of the microprocessor 9 the diode driver are monitored for their limits. If at least one monitoring signal exceeds the pre-set or the microprocessor 9 firmly stored limit, so the microprocessor triggers 9 the immediate shutdown of the current to the laser diode module 503 out.

Um alle Vorgänge innerhalb des Diodentreibers und des Laserdiodenmoduls 503 transparent zu machen, sind am Mikroprozessor 9 mehrere in der 1 gezeigten Optokoppler 62 vorgesehen, welche als Ausgänge des Mikroprozessors 9 unter anderem die Zustände der Schalter 3, 6, 16 und 17 sowie Fehler derselben anzeigen.To all operations within the diode driver and the laser diode module 503 to make transparent are at the microprocessor 9 several in the 1 shown opto-couplers 62 provided as outputs of the microprocessor 9 among other things the states of the switches 3 . 6 . 16 and 17 as well as indicate errors of the same.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AbwärtswandlerschaltungDown circuit
22
Eingangentrance
33
Längsschalterseries switches
44
Drosselthrottle
55
Laserdiodenstacklaser diode stack
66
Entladeschalterdischarge
77
Eingangskondensatorinput capacitor
88th
Ausgangoutput
99
Mikroprozessormicroprocessor
1010
Messwiderstandmeasuring resistor
1111
Verstärkeramplifier
1212
Komparatorcomparator
1313
Fehler FlipflopError flip flop
1414
Messwiderstandmeasuring resistor
1515
Verstärkeramplifier
1616
Sicherheits-LängsschalterLongitudinal safety switch
1717
Bypassschalterbypass switch
1818
Laserdiodeneinganglaser diode input
1919
Laserdiodeneinganglaser diode input
2020
Oder-GatterOR gate
2121
Oder-GatterOR gate
2222
Treiberdriver
2323
Treiberdriver
2424
Und-GatterAnd gate
2525
Treiberdriver
2626
Optokoppleroptocoupler
2727
Inverterinverter
2828
Transformatortransformer
2929
Transformatortransformer
3030
Hilfstransistorauxiliary transistor
3131
Widerstandresistance
3232
Primärwicklungprimary
3333
Mittlere WicklungMedium winding
3434
Wicklungwinding
3535
Gleichrichter-DiodenRectifier diodes
3636
Gleichrichter-DiodenRectifier diodes
3737
Transistortransistor
3838
Transistortransistor
3939
Optokoppleroptocoupler
4040
Optokoppleroptocoupler
4141
Widerstandresistance
4242
Widerstandresistance
4343
Hilfstransistorauxiliary transistor
4444
Spannungsmesservoltmeter
4545
Vorwiderstanddropping resistor
4646
Hilfstransistorauxiliary transistor
4747
Diodediode
4848
Vorwiderstanddropping resistor
4949
Spannungsmesservoltmeter
5050
Hilfstransistorauxiliary transistor
5151
Diodediode
5252
Wärmesenkeheat sink
5353
Leiterbahnenconductor tracks
5454
Bondungbonding
5555
Bondungbonding
5656
Abschaltmoduldisconnecting
5757
Gehäusecasing
5858
Kühlkörperheatsink
5959
Anschluss für StromzufuhrConnection for power supply
6060
Befestigungsschraubenmounting screws
6161
Überwachungsanschlussmonitor terminal
501501
Laserbarrenlaser bars
502502
Laserbarrenlaser bars
503503
Lasermodullaser module

Claims (15)

Diodentreiber zur Ansteuerung mehrerer Laserdioden (5, 501, 502, 503), wobei der Diodentreiber einen Eingang (2) zum Anschluss einer Spannungsquelle, eine Drossel (4), welche zwischen dem Eingang (2) für die Spannungsquelle und einem Eingang (18) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) angeordnet ist, einen Längsschalter (3) zum Laden der Drossel (4), der in Reihe mit der Drossel (4) angeordnet ist, und einen Bypassschalter (17) zum schnellen Abschalten der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503), der zwischen dem Eingang (18) und dem Ausgang (19) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entladeschalter (6) zum Entladen der Drossel (4) zwischen dem Eingang der Drossel (4) und dem Ausgang (19) der mehreren Laserdioden (5, 501, 502, 503) parallel zu der Reihenschaltung aus Drossel (4) und Entladeschalter (6) angeordnet ist.Diode driver for controlling several laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ), where the diode driver has an input ( 2 ) for connecting a voltage source, a throttle ( 4 ), which between the entrance ( 2 ) for the voltage source and an input ( 18 ) of the plurality of laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ), a longitudinal switch ( 3 ) for loading the throttle ( 4 ) in series with the throttle ( 4 ), and a bypass switch ( 17 ) for quickly switching off the plurality of laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) between the entrance ( 18 ) and the output ( 19 ) of the plurality of laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ), characterized in that a discharge switch ( 6 ) for unloading the throttle ( 4 ) between the inlet of the throttle ( 4 ) and the output ( 19 ) of the plurality of laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) parallel to the series connection of throttle ( 4 ) and discharge switch ( 6 ) is arranged. Diodentreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Bypassschalter (17) und den Laserdioden (5, 501, 502, 503) maximal 8 cm beträgt.Diode driver according to claim 1, characterized in that the distance between the bypass switch ( 17 ) and the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) is a maximum of 8 cm. Diodentreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Bypassschalter (17) und den Laserdioden (5, 501, 502, 503) maximal 1 cm beträgt.Diode driver according to claim 2, characterized in that the distance between the bypass switch ( 17 ) and the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) is a maximum of 1 cm. Diodentreiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassschalter (17) auf die Anschlüsse (59) für die Stromzufuhr der Laserdioden (503) aufgesetzt ist.Diode driver according to claim 2 or 3, characterized in that the bypass switch ( 17 ) on the connections ( 59 ) for the power supply of the laser diodes ( 503 ) is attached. Diodentreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassschalter (17) und ein Treiber (23) für den Bypassschalter (17) in einem separaten Gehäuse (57) angeordnet sind.Diode driver according to claim 4, characterized in that the bypass switch ( 17 ) and a driver ( 23 ) for the bypass switch ( 17 ) in a separate housing ( 57 ) are arranged. Diodentreiber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstecker für einen Überwachungsanschluss der Laserdioden (5, 501, 502, 503) in dem separaten Gehäuse integriert ist.Diode driver according to claim 5, characterized in that a mating connector for a monitoring connection of the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) is integrated in the separate housing. Diodentreiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassschalter (17) und die Laserdioden (501, 502) auf derselben Wärmesenke (52) angeordnet sind.Diode driver according to claim 2 or 3, characterized in that the bypass switch ( 17 ) and the laser diodes ( 501 . 502 ) on the same heat sink ( 52 ) are arranged. Diodentreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheits-Längsschalter (16) in Reihe zum Längsschalter (3) angeordnet ist.Diode driver according to claim 1, characterized in that a safety longitudinal switch ( 16 ) in series with the longitudinal switch ( 3 ) is arranged. Diodentreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Längsschalter (3) und dem Sicherheits-Längsschalter (16) Transformatoren (28, 29) vorgeschaltet sind.Diode driver according to claim 8, characterized in that the longitudinal switch ( 3 ) and the safety longitudinal switch ( 16 ) Transformers ( 28 . 29 ) are connected upstream. Diodentreiber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Längsschalter (3) und Sicherheits-Längsschalter (16) mit einem ersten Steuereingang (39) verbunden sind und Entladeschalter (6) und Bypassschalter (17) mit einem zweiten Steuereingang (26).Diode driver according to claim 8, characterized in that longitudinal switch ( 3 ) and safety longitudinal switch ( 16 ) with a first control input ( 39 ) and discharge switch ( 6 ) and bypass switch ( 17 ) with a second control input ( 26 ). Diodentreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (4) genau eine Windung aufweist.Diode driver according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle ( 4 ) has exactly one turn. Diodentreiber nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsmesser (44) zwischen dem Längsschalter (3) und dem Sicherheits-Längsschalter (16) angeschlossen ist, um die Funktionalität des Sicherheits-Längsschalters (16) zu überprüfen.Diode driver according to one of claims 8 to 11, characterized in that a voltmeter ( 44 ) between the longitudinal switch ( 3 ) and the safety longitudinal switch ( 16 ) is connected to the functionality of the safety switch ( 16 ) to check. Diodentreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsstromquelle (45) vorgesehen ist, deren Strom unter der Anregungsschwelle der Laserdioden (5, 501, 502, 503) liegt, um die Funktionsfähigkeit von Entladeschalter (6) und Bypassschalter (17) zu überprüfen.Diode driver according to claim 1, characterized in that an auxiliary current source ( 45 ) whose current is below the excitation threshold of the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) in order to improve the functionality of the discharge switch ( 6 ) and bypass switch ( 17 ) to check. Diodentreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komparatorschaltung (12) im Lastkreis der Laserdioden (5, 501, 502, 503) vorgesehen ist, um den Iststrom an den Laserdioden (5, 501, 502, 503) mit einem vorgegebenen Sollstrom zu vergleichen.Diode driver according to one of the preceding claims, characterized in that a comparator circuit ( 12 ) in the load circuit of the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) is provided to the actual current to the laser diodes ( 5 . 501 . 502 . 503 ) to compare with a predetermined target current. Diodentreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Eingang (2) der Gleichstromquelle ein Strommesssystem (14 und 15) angeordnet ist, welches direkt den Eingangsstrom misst.Diode driver according to one of the preceding claims, characterized in that after the input ( 2 ) of the DC power source, a current measuring system ( 14 and 15 ), which directly measures the input current.
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