JPH0569964U - レーザダイオード発光装置の突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザダイオードをＡＰＣ制御する回路の電
源投入時、或いはイネーブル信号の入力時における突入
電流を防止してレーザダイオードの破損を防止する。 【構成】 レーザダイオード１の発光量をフォトダイオ
ード２で検出し、この検出出力を反転ピークホールド回
路３で反転し、これで可変定電流源４を制御してレーザ
ダイオード１に流れる電流を制御するＡＰＣ回路に、レ
ーザダイオード１に通電が開始された状態を検出する手
段５，６，９と、その検出信号の立上がりを遅延させる
遅延回路７と、通電開始状態が検出されるまでは可変定
電流源４の制御電圧を低電圧側に拘束し、遅延回路７の
出力が所定レベルに達したときにその拘束を解除するス
イッチ回路８を設け、ＡＰＣ回路が定常状態とされた後
に可変定電流源４に所要の制御電圧を印加させて電源投
入時の突入電流を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はレーザダイオードを用いた発光装置のドライブ回路に関し、特にレー ザダイオードに対する突入電流を防止する回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

レーザプリンタ等における光源として用いられるレーザダイオードを発光させ るためのドライブ回路として、従来からレーザダイオードの発光出力レベルを一 定に制御する自動出力制御回路（以下、ＡＰＣ回路）が用いられている。図７は その一例の回路図である。同図において、１はレーザダイオードであり、正電源 （＋５Ｖ）と接地との間に可変定電流源４と共に直列接続される。又、このレー ザダイオード１にはその発光量を検知するフォトダイオード２を接続し、このフ ォトダイオード２は更に反転ピークホールド回路３に接続する。この反転ピーク ホールド回路３の入力端はプルダウン抵抗Ｒにより負電源（−５Ｖ）の電圧とし ている。そして、前記反転ピークホールド回路３の出力端をイネーブルスイッチ １０を介して前記可変定電流源４の制御電圧端子４ａに接続し、ピークホールド 回路３の出力で可変定電流源４の電流を制御するようにしている。前記イネーブ ルスイッチ１０はイネーブル信号９によりオンされる。

【０００３】 このＡＰＣ回路では、レーザダイオード１の発光光量が増大すると、フォトダ イオード２を流れる電流が増大し、その出力端、即ち反転ピークホールド回路３ の入力端の電圧Ｖ_PDが増加する。このため、反転ピークホールド回路３の出力電 圧Ｖ_O が低下し、可変定電流源４の制御電圧Ｖ_C （Ｖ_O ＝Ｖ_C ）を低下させてレ ーザダイオード１の通流電流Ｉ_LDを低減させ、これに伴ってレーザダイオード１ の発光量を減少させる。逆に、レーザダイオード１の発光量が低下したときには 、反転ピークホールド回路３の出力電圧Ｖ_O が増加し、定電流源４の制御電圧Ｖ _C を増加させて電流Ｉ_LDを増加させ、レーザダイオード１の発光量を増加させる 。これにより、レーザダイオードの発光光量を所定の値に制御する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このＡＰＣ回路では、反転ピークホールド回路の出力で可変定電流源を制御し ているため、電源の投入時、或いはイネーブル信号の入力時にレーザダイオード に突入電流が流れ、レーザダイオードを劣化させ、或いは損傷するおそれがある 。 例えば、イネーブル信号９が入力されてイネーブルスイッチ１０がオンされて いる状態で電源を投入した場合に、その直後は、フォトダイオード２の応答速度 の関係で反転ピークホールド回路３の入力端電圧Ｖ_PDは−５Ｖ近傍であり、した がって反転ピークホールド回路３の出力電圧Ｖ_O は最大電圧の＋５Ｖ程度となる 。このため、可変定電流源４の制御電圧も最大の＋５Ｖとなり、可変定電流源４ は最大電流を流し、この電流が突入電流となってレーザダイオード１に加えられ 、レーザダイオード１を劣化させ、或いは破損してしまう。

【０００５】 又、電源が投入された後にイネーブル信号９を入力してイネーブルスイッチ１ ０をオンする場合には、先に電源を投入しても可変定電流源４の制御電圧端子４ ａには電圧が印加されないため、レーザダイオード１は発光せず、フォトダイオ ード２の出力電圧、即ち反転ピークホールド回路３の入力端の電圧Ｖ_PDは−５Ｖ となり、その出力電圧Ｖ_O は最大の＋５Ｖとなっている。このため、この状態で イネーブルスイッチ１０がオンされると、＋５Ｖが可変定電流源４の制御電圧端 子４ａに加えられてこれが制御電圧Ｖ_C となり、その最大電流が突入電流となっ てレーザダイオード１に流され、レーザダイオードが劣化又は破損されることに なる。 本考案の目的は、電源投入時、或いはイネーブル信号の入力時における突入電 流を防止し、或いは抑制してレーザダイオードの破損を防止する回路を提供する ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、レーザダイオードの発光量を検出し、この検出出力に基づいてレー ザダイオードに流れる電流を制御するＡＰＣ回路に、レーザダイオードに通電が 開始される状態を検出する手段と、この通電開始状態を検出した信号の立上がり を遅延させる遅延回路と、通電開始状態が検出されるまでは可変定電流源の制御 電圧を低電圧側に拘束し、遅延回路の出力が所定レベルに達したときにその拘束 を解除するスイッチ回路とを備える。

【０００７】

【実施例】

次に、本考案について図面を参照して説明する。図１は本考案の一実施例の回 路図である。同図において、１はレーザダイオードであり、このレーザダイオー ド１に対してフォトダイオード２、反転ピークホールド回路３、可変定電流源４ からなるＡＰＣ回路を接続し、このＡＰＣ回路によりレーザダイオード１の出力 を所定の値に制御していることはこれまでと同じ回路構成である。Ｒはプルダウ ン抵抗である。

【０００８】 このＡＰＣ回路には、レーザダイオードに対して電源が投入されたことを検出 する電源投入検出部５と、電源が投入されかつイネーブル信号９が入力されたと きに信号を出力するゲート回路６と、このゲート回路６から出力される信号の立 上がりを遅延させる遅延回路７と、この遅延回路７からの出力信号に基づいて前 記可変定電流源４の制御電圧端子と負電圧源との間をオン、オフさせて制御電圧 を制御するスイッチ回路８とを接続している。

【０００９】 前記電源投入検出部５は、図外の電源スイッチが投入された後、正電源、及び 負電源の各電圧が所定の電圧に安定したときに“Ｈ”レベルの信号を出力する。 又、イネーブル信号９はレーザダイオードを発光させるときに入力される信号に 伴って“Ｈ”レベルの信号が入力される。 前記ゲート回路６は、前記電源投入検出部５からの“Ｈ”信号とイネーブル信 号の“Ｈ”とのアンドを取って出力するアンドゲートとして構成される。

【００１０】 前記遅延回路７は、正電源と負電源との間にＰＮＰトランジスタＴＲ１のコレ クタ・エミッタと、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１を直列接続し、抵抗Ｒ１とコン デンサＣ１との接続点を抵抗Ｒ２を介して前記スイッチ回路８に接続する。又、 前記ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースは抵抗Ｒ３を介して前記ゲート回路６に 接続し、かつ抵抗Ｒ４を介してエミッタに接続する。 前記スイッチ回路８はＮＰＮトランジスタＴＲ２で構成し、コレクタ・エミッ タを可変定電流源４の制御電圧端子４ａと負電源との間に接続し、ベースを前記 遅延回路７の抵抗Ｒ２の他端に接続し、かつ抵抗Ｒ５を介してエミッタに接続し ている。 尚、ＡＰＣ回路の反転ピークホールド回路３と可変定電流源４との間には電流 制限抵抗Ｒ６を接続している。

【００１１】 以上のように構成された回路の動作を、図２のタイミングチャートを参照して 説明する。電源投入前、或いは電源は投入されているがイネーブル信号が入力さ れていないときには、ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースには“Ｌ”信号が入力 されているため、ＰＮＰトランジスタＴＲ１はオン状態にあり、直列接続されて いるコンデンサＣ１を充電させている。このため、コンデンサＣ１の一端Ｂの電 位は“Ｈ”状態となり、ＮＰＮトランジスタＴＲ２はオン状態とされ、可変定電 流源４の制御電圧端子４ａであるＣ点をＮＰＮトランジスタＴＲ２を介して負電 源に接続させ、その電位Ｖ_C を負電源電圧（−５Ｖ）に保っている。

【００１２】 したがって、この状態で図２（ａ）及び（ｂ）のように正電源（＋５Ｖ）及び 負電源（−５Ｖ）が投入されると、その直後にフォトダイオード２の応答速度の 関係からその出力電圧Ｖ_PD、即ち反転ピークホールド回路３の入力端の電圧が図 ２（ｃ）のように−５Ｖとなる。このため、従来では反転ピークホールド回路３ の出力Ｖ_O 、即ち可変定電流源４の制御電圧Ｖ_C ′が図２（ｄ）のように＋５Ｖ となる。これにより、可変定電流源４の電流Ｉ_LDが前述したように増大し、これ がレーザダイオードの突入電流となっている。しかしながら、ここでは図２（ｇ ）のように、可変定電流源４の制御電圧端子４ａの電位はＮＰＮトランジスタＴ Ｒ２によって強制的に−５Ｖにされているため、可変定電流源４は最小電流状態 にあり、レーザダイオード１に過電流が流れることを防止する。

【００１３】 そして、電源が投入されて電圧が所定電圧に安定したときに、電源電圧検出部 ５から“Ｈ”信号が出力され、かつレーザダイオードを発光すべくイネーブル信 号９の“Ｈ”信号が入力されていると、ゲート回路６は図２（ｅ）のように“Ｈ ”信号を遅延回路７に出力する。遅延回路７は、入力された“Ｈ”信号により、 それまでオン状態にあったＰＮＰトランジスタＴＲ１がオフされる。これにより 、コンデンサＣ１は放電され始め、それまで＋５Ｖに維持されていたＢ点の電圧 は、図２（ｆ）のようにコンデンサＣ１と抵抗Ｒ２による時定数によって徐々に 低下される。

【００１４】 そして、このＢ点の電圧がスイッチ回路８のＮＰＮトランジスタＴＲ２のベー スに印加されるため、ＮＰＮトランジスタＴＲ２は徐々にオフされ、図２（ｇ） のように可変定電流源４の制御電圧端子４ａ（Ｃ点）の電圧Ｖ_C を徐々に増加さ せる。したがって、この制御電圧端子の電圧Ｖ_C の増加速度をＡＰＣ回路におけ る帰還系の遅延時間ｔよりも遅く設定しておけば、電源投入後にＡＰＣ回路が動 作して可変定電流源４の制御電圧を所要の電圧に制御可能な状態、即ち定常動作 状態となった後に、ＮＰＮトランジスタＴＲ２による制御電圧端子４ａの電圧の 拘束を解除し、通常のＡＰＣ動作に移行するため、突入電流を防止することが可 能となる。

【００１５】 以上の説明は、先に電源が投入されており、その後にイネーブル信号が入力さ れた場合でも同じである。即ち、電源が投入されていても、イネーブル信号が入 力されない限り、スイッチ回路８のＮＰＮトランジスタＴＲ２はオン状態にある ため、可変定電流源４の制御電圧端子４ａを負電圧に保持し、レーザダイオード １の電流を最小電流に制御している。そして、イネーブル信号９が入力されたと きにはＮＰＮトランジスタＴＲ２が徐々にオフされるため、ＡＰＣ回路が動作し て可変定電流源４の制御電圧Ｖ_C を定常状態の電圧に制御した上でＮＰＮトラン ジスタＴＲ２による電圧の拘束を解除し、レーザダイオード１に突入電流が流れ ることを防止することができる。

【００１６】 尚、反転ピークホールド回路３は図３に例示するように、３個のオペアンプＯ Ｐ１〜ＯＰ３と、ダイオードＤ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３、コンデンサＣ１１で構成 したものが利用できる。又、可変定電流源４は図４に例示するように各１個のオ ペアンプＯＰ４及びＮＰＮトランジスタＴＲ３、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５及びコンデ ンサＣ１２〜Ｃ１５で構成される。更に、電源投入検出部５は、図５のように、 負電源電圧−５Ｖを検出するためのトランジスタＴＲ４に集積回路ＩＣを接続し たリセットＩＣとして構成され、このリセットＩＣに接続したコンデンサＣｔの 充電時間により電源電圧の安定するまでの時間を確保した上で、リセットして正 電源電圧＋５Ｖを“Ｈ”信号として出力させる。 更に、ゲート回路６を構成するアンドゲートは、図６のように、ＰＮＰトラン ジスタＴＲ１のベースと電源投入検出部５とイネーブル信号９の入力端との間に 夫々抵抗Ｒ１６，Ｒ１７を接続し、これら抵抗Ｒ１６，Ｒ１７とベース・エミッ タ間に接続した抵抗Ｒ４との電圧降下を利用した回路構成とすることができる。

【００１７】 尚、本考案は電源の投入に対してのみ応答して動作するように構成してもよい 。この場合には、イネーブル信号とのアンドを取るためのゲート回路は不要とな る。又、遅延回路７により動作されるスイッチ回路８は、遅延回路から出力され る電圧に応じてステップ動作するように構成してもよい。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、レーザダイオードへの通電開始状態が検出され るまでは可変定電流源の制御電圧を低電圧側に拘束し、遅延回路の出力が所定レ ベルに達したときにその拘束をスイッチ回路で解除するように構成することによ り、ＡＰＣ回路が動作状態に入った後に可変定電流源の制御電圧端子の電圧をＡ ＰＣ制御電圧に設定することができ、レーザダイオードに対する突入電流を防止 し、レーザダイオードの劣化或いは破損を有効に防止することができる効果があ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の突入電流防止回路の回路図である。

【図２】図１の回路の動作を説明するためのタイミング
チャートである。

【図３】反転ピークホールド回路の一例の回路図であ
る。

【図４】可変定電流源の一例の回路図である。

【図５】電源投入検出部の一例の回路図である。

【図６】ゲート回路の一例の回路図である。

【図７】従来から用いられているＡＰＣ回路の回路図で
ある。

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ フォトダイオード ３ 反転ピークホールド回路 ４ 可変定電流源 ５ 電源投入検出部 ６ ゲート回路 ７ 遅延回路 ８ スイッチ回路 ９ イネーブル信号

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードと、このレーザダイオ
   ードに通流される電流を制御するための可変定電流源
   と、前記レーザダイオードの発光量を検出し、かつこの
   検出出力を反転して前記可変定電流源を制御するための
   制御電圧とする自動出力制御回路とを備えたレーザダイ
   オード発光装置において、前記レーザダイオードに通電
   が開始される状態を検出する手段と、この通電開始状態
   を検出した信号の立上がりを遅延させる遅延回路と、通
   電開始状態が検出されるまでは前記可変定電流源の制御
   電圧を低電圧側に拘束し、前記遅延回路の出力が所定レ
   ベルに達したときにその拘束を解除するスイッチ回路と
   を備えることを特徴とする突入電流防止回路。