JP6686020B2 - ダイオードレーザシステムのための電流ドライバ - Google Patents
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Description
本願は、2014年11月24日に出願され、EFFICIENT HIGH SPEED HIGH POWER CURRENT DRIVER FOR DIODESと題された、米国仮特許出願第62/083,787号に対する優先権を主張するものであり、該仮出願の全体は、あらゆる意図および目的のために、参照により本明細書中に援用される。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
ダイオードシステムのための電流ドライバであって、
電力供給からバイアス電圧を受け取るように構成される、電流調整器であって、上記バイアス電圧は、ダイオード負荷のニー電圧を含むように上記電流調整器のコンプライアンス電圧範囲を偏移させ、上記バイアス電圧は、上記偏移されたコンプライアンス電圧範囲の下限に対応する値を有する、電流調整器と、
上記電流調整器に結合されたスイッチ要素であって、上記電流調整器によって出力される電圧レベルを検出し、駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するように構成され、上記スイッチ要素は、(a)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、上記バイアス電圧の値を下回るとき、高インピーダンスを有し、(b)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、閾値電圧値および上記バイアス電圧の値の合計を上回るとき、低インピーダンスを有する、スイッチ要素と、
を備える、電流ドライバ。
(項目2)
上記コンプライアンス電圧範囲は、60Vまたはそれを下回る大きさである、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目3)
上記スイッチ要素は、PMOSトランジスタであり、上記PMOSトランジスタのソースノードは、上記電流調整器に結合され、上記PMOSトランジスタのゲートノードは、上記バイアス電圧によってバイアスされ、上記PMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を上記ダイオード負荷への経路に提供する、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目4)
上記スイッチ要素は、NMOSトランジスタであり、上記NMOSトランジスタのソースノードは、上記電流調整器に結合され、上記NMOSトランジスタのゲートノードは、上記バイアス電圧によってバイアスされ、上記NMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を上記ダイオード負荷への経路に提供する、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目5)
上記電流調整器は、上記バイアス電圧の2倍の大きさである供給電圧と、上記バイアス電圧との間の差異によって給電される、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目6)
上記電流調整器は、上記バイアス電圧の2倍を下回る大きさである供給電圧と、上記バイアス電圧との間の差異によって給電される、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目7)
上記電流調整器の出力ノードに結合されるコンデンサと直列に結合されるダンピング抵抗器をさらに備え、上記ダンピング抵抗器は、15ミリオーム〜1000ミリオーム(これらの値を含む)から選択される電気抵抗を有する、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目8)
上記電流調整器は、同期バックコンバータである、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目9)
上記電流調整器の変調周波数は、約100kHzまたはそれを下回る、項目1に記載の電流ドライバ。
(項目10)
ダイオードシステムであって、
ダイオード負荷と、
バイアス電圧を出力するように構成される、電力供給と、
上記電力供給に結合され、上記電力供給から上記バイアス電圧を受け取るように構成される、電流調整器であって、上記バイアス電圧は、上記ダイオード負荷のニー電圧を含むように上記電流調整器のコンプライアンス電圧範囲を偏移させ、上記バイアス電圧は、上記偏移されたコンプライアンス電圧範囲の下限に対応する値を有する、電流調整器と、
上記電流調整器に結合されたスイッチ要素であって、上記電流調整器によって出力される電圧レベルを検出し、駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するように構成され、上記スイッチ要素は、(a)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、上記バイアス電圧の値を下回るとき、高インピーダンスを有し、(b)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、閾値電圧値および上記バイアス電圧の値の合計を上回るとき、低インピーダンスを有する、スイッチ要素と、
を備える、ダイオードシステム。
(項目11)
上記コンプライアンス電圧範囲は、60Vまたはそれを下回る大きさである、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目12)
上記スイッチ要素は、PMOSトランジスタであり、上記PMOSトランジスタのソースノードは、上記電流調整器に結合され、上記PMOSトランジスタのゲートノードは、上記バイアス電圧によってバイアスされ、上記PMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を上記ダイオード負荷への経路に提供する、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目13)
上記スイッチ要素は、NMOSトランジスタであり、上記NMOSトランジスタのソースノードは、上記電流調整器に結合され、上記NMOSトランジスタのゲートノードは、上記バイアス電圧によってバイアスされ、上記NMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を上記ダイオード負荷への経路に提供する、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目14)
上記電流調整器は、上記バイアス電圧の2倍を下回るまたはそれに等しい大きさである供給電圧と、上記バイアス電圧との間の差異によって給電される、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目15)
上記ダイオード負荷は、複数の直列接続されたダイオードを含む、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目16)
上記電流調整器の出力ノードに結合されるコンデンサと直列に結合されるダンピング抵抗器をさらに備え、上記ダンピング抵抗器は、15ミリオーム〜1000ミリオーム(これらの値を含む)から選択される電気抵抗を有する、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目17)
上記電流調整器は、同期バックコンバータである、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目18)
上記電流調整器の変調周波数は、約100kHzまたはそれを下回る、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目19)
上記電力供給は、直列接続された電圧源の対を含み、上記対の第1の電圧源は、上記バイアス電圧を出力するように構成され、上記対の第2の電圧源は、上記バイアス電圧の大きさと等しいまたは異なる大きさを有する供給電圧を出力するように構成される、項目10に記載のダイオードシステム。
(項目20)
ダイオードレーザシステムのための電流ドライバであって、
電力供給からバイアス電圧を受け取るように構成される、電流調整器であって、上記バイアス電圧は、レーザダイオード負荷のニー電圧を含むように上記電流調整器のコンプライアンス電圧範囲を偏移させ、上記バイアス電圧は、上記偏移されたコンプライアンス電圧範囲の下限に対応する値を有する、電流調整器と、
上記電流調整器に結合されたトランジスタであって、上記電流調整器によって出力される電圧レベルを検出し、駆動電流を上記レーザダイオード負荷に供給するように構成され、上記トランジスタは、(a)駆動電流を上記レーザダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、上記バイアス電圧の値を下回るとき、高インピーダンスを有し、(b)駆動電流を上記レーザダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、閾値電圧値および上記バイアス電圧の値の合計を上回るとき、低インピーダンスを有する、トランジスタと、
を備え、上記トランジスタのソースノードは、上記電流調整器に結合され、上記トランジスタのゲートノードは、上記バイアス電圧によってバイアスされ、上記トランジスタのドレインノードは、駆動電流を上記レーザダイオード負荷への経路に提供する、
電流ドライバ。
(項目21)
ダイオード負荷を駆動するための方法であって、
ダイオードシステムによって、
上記ダイオードシステムの電流調整器によって、駆動電流を上記ダイオードシステムのダイオード負荷に供給するためにある電圧レベルを出力するステップであって、電力供給によって上記電流調整器に供給されるバイアス電圧は、上記電流調整器のコンプライアンス電圧範囲の下限に対応し、上記コンプライアンス電圧範囲は、上記ダイオード負荷のニー電圧を含む、ステップと、
上記ダイオードシステムのスイッチ要素によって、上記スイッチ要素のインピーダンスを、(a)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、上記スイッチ要素と関連付けられる閾値電圧値および上記バイアス電圧の値の合計から、上記バイアス電圧の値に向かって偏移するとき、より高いインピーダンスに調節し、(b)駆動電流を上記ダイオード負荷に供給するために上記電流調整器によって出力される電圧レベルが、上記バイアス電圧の値から、上記スイッチ要素と関連付けられる閾値電圧値および上記バイアス電圧の値の合計に向かって偏移するとき、より低いインピーダンスに調節するステップと、
を含む、方法。
Claims (21)
- ダイオードシステムのための電流ドライバであって、
バイアス電圧VDC1を提供する電力供給と、
前記電力供給から前記バイアス電圧を受け取るように構成される電流調整器であって、前記バイアス電圧は、ダイオード負荷のニー電圧VKを含むように前記電流調整器の動作電圧範囲をシフトさせ、前記シフトされた動作電圧範囲の下限の絶対値が前記バイアス電圧である、電流調整器と、
前記電流調整器および前記ダイオード負荷に結合されたスイッチ要素であって、前記スイッチ要素は、前記電力供給から前記バイアス電圧を受け取るように構成され、前記スイッチ要素は、駆動電流を前記ダイオード負荷に供給するために前記電流調整器および前記電力供給によって出力される電圧レベル(VSG+VDC1)を検出するように構成され、前記スイッチ要素は、(a)前記電圧レベル(VSG+VDC1)の絶対値|VSG+VDC1|が前記バイアス電圧の値と等しいときに高インピーダンスを有し、(b)前記電圧レベルの絶対値が閾値電圧値および前記バイアス電圧の合計を上回るときに低インピーダンスを有する、スイッチ要素と
を備える、電流ドライバ。 - 前記動作電圧範囲は、60V以下の大きさである、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記スイッチ要素は、PMOSトランジスタであり、前記PMOSトランジスタのソースノードは、前記電流調整器に結合され、前記PMOSトランジスタのゲートノードは、前記バイアス電圧によってバイアスされ、前記PMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を前記ダイオード負荷への経路に提供する、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記スイッチ要素は、NMOSトランジスタであり、前記NMOSトランジスタのソースノードは、前記電流調整器に結合され、前記NMOSトランジスタのゲートノードは、前記バイアス電圧によってバイアスされ、前記NMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を前記ダイオード負荷への経路に提供する、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記電流調整器は、前記バイアス電圧の2倍の大きさである供給電圧と、前記バイアス電圧との間の差異によって給電される、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記電流調整器は、前記バイアス電圧の2倍を下回る大きさである供給電圧と、前記バイアス電圧との間の差異によって給電される、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記電流調整器の出力ノードに結合されるコンデンサと直列に結合されるダンピング抵抗器をさらに備え、前記ダンピング抵抗器は、15ミリオーム〜1000ミリオーム(これらの値を含む)から選択される電気抵抗を有する、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記電流調整器は、同期バックコンバータである、請求項1に記載の電流ドライバ。
- 前記電流調整器の変調周波数は、100kHz以下である、請求項1に記載の電流ドライバ。
- ダイオードシステムであって、
ダイオード負荷と、
バイアス電圧VDC1を出力するように構成される電力供給と、
前記電力供給に結合され、かつ、前記電力供給から前記バイアス電圧を受け取るように構成される電流調整器であって、前記バイアス電圧は、前記ダイオード負荷のニー電圧VKを含むように前記電流調整器の動作電圧範囲をシフトさせ、前記シフトされた動作電圧範囲の下限の絶対値が前記バイアス電圧である、電流調整器と、
前記電流調整器および前記ダイオード負荷に結合されたスイッチ要素であって、前記スイッチ要素は、前記電力供給から前記バイアス電圧を受け取るように構成され、前記スイッチ要素は、駆動電流を前記ダイオード負荷に供給するために前記電流調整器および前記電力供給によって出力される電圧レベル(VSG+VDC1)を検出するように構成され、前記スイッチ要素は、(a)前記電圧レベル(VSG+VDC1)の絶対値|VSG+VDC1|が前記バイアス電圧の値と等しいときに高インピーダンスを有し、(b)前記電圧レベルの絶対値が閾値電圧値および前記バイアス電圧の合計を上回るときに低インピーダンスを有する、スイッチ要素と
を備える、ダイオードシステム。 - 前記動作電圧範囲は、60V以下の大きさである、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記スイッチ要素は、PMOSトランジスタであり、前記PMOSトランジスタのソースノードは、前記電流調整器に結合され、前記PMOSトランジスタのゲートノードは、前記バイアス電圧によってバイアスされ、前記PMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を前記ダイオード負荷への経路に提供する、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記スイッチ要素は、NMOSトランジスタであり、前記NMOSトランジスタのソースノードは、前記電流調整器に結合され、前記NMOSトランジスタのゲートノードは、前記バイアス電圧によってバイアスされ、前記NMOSトランジスタのドレインノードは、駆動電流を前記ダイオード負荷への経路に提供する、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記電流調整器は、前記バイアス電圧の2倍以下の大きさである供給電圧と、前記バイアス電圧との間の差異によって給電される、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記ダイオード負荷は、複数の直列接続されたダイオードを含む、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記電流調整器の出力ノードに結合されるコンデンサと直列に結合されるダンピング抵抗器をさらに備え、前記ダンピング抵抗器は、15ミリオーム〜1000ミリオーム(これらの値を含む)から選択される電気抵抗を有する、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記電流調整器は、同期バックコンバータである、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記電流調整器の変調周波数は、100kHz以下である、請求項10に記載のダイオードシステム。
- 前記電力供給は、直列接続された電圧源の対を含み、前記対の第1の電圧源は、前記バイアス電圧を出力するように構成され、前記対の第2の電圧源は、前記バイアス電圧の大きさと等しいまたは異なる大きさを有する供給電圧を出力するように構成される、請求項10に記載のダイオードシステム。
- ダイオードレーザシステムのための電流ドライバであって、
電力供給からバイアス電圧VDC1を受け取るように構成される電流調整器であって、前記バイアス電圧は、レーザダイオード負荷のニー電圧VKを含むように前記電流調整器の動作電圧範囲をシフトさせ、前記シフトされた動作電圧範囲の下限の絶対値が前記バイアス電圧である、電流調整器と、
前記電流調整器および前記ダイオード負荷に結合されたトランジスタであって、前記トランジスタは、前記電力供給から前記バイアス電圧を受け取るように構成され、前記トランジスタは、駆動電流を前記レーザダイオード負荷に供給するために前記電流調整器および前記電力供給によって出力される電圧レベル(VSG+VDC1)を検出するように構成され、前記トランジスタは、(a)前記電圧レベル(VSG+VDC1)の絶対値|VSG+VDC1|が前記バイアス電圧と等しいときに高インピーダンスを有し、(b)前記電圧レベルの絶対値が閾値電圧値および前記バイアス電圧の合計を上回るときに低インピーダンスを有する、トランジスタと
を備え、前記トランジスタのソースノードは、前記電流調整器に結合され、前記トランジスタのゲートノードは、前記バイアス電圧によってバイアスされ、前記トランジスタのドレインノードは、駆動電流を前記レーザダイオード負荷への経路に提供する、電流ドライバ。 - ダイオード負荷を駆動するための方法であって、
電流調整器および電力供給によって、駆動電流を前記ダイオード負荷に供給するために電圧レベル(VSG+VDC1)を出力することであって、前記電力供給によって供給されるバイアス電圧VDC1は、前記電流調整器のシフトされた動作電圧範囲の下限の絶対値に対応し、前記シフトされた動作電圧範囲は、前記ダイオード負荷のニー電圧VKを含む、ことと、
スイッチ要素のインピーダンスを、(a)前記電圧レベル(VSG+VDC1)の絶対値|VSG+VDC1|が前記バイアス電圧に向かって遷移するときにより高いインピーダンスに調節し、(b)前記電圧レベルの絶対値が前記スイッチ要素と関連付けられる閾値電圧値および前記バイアス電圧の合計に向かって遷移するときにより低いインピーダンスに調節することと
を含む、方法。
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