KR940004103Y1 - Constant light output control circuit - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 고안의 회로도.1 is a circuit diagram of the present invention.
제2도는 종래의 온도 보상 회로도.2 is a conventional temperature compensation circuit diagram.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 발광소자 2 : 온도감지기1: light emitting element 2: temperature sensor
3 : 전압 변환기 4 : 전류원3: voltage converter 4: current source
5 : 광센서 6 : 비교기5: optical sensor 6: comparator
7 : 발광소자구동부 8 : 발광소자보호부7 light emitting device driver 8 light emitting device protection
본 고안은 일정 광량 출력 제어회로에 관한 것으로 특히, 온도에 민감하고 고온으로 발광하는 레이저 다이오드를 사용하는 기기에서 레이저 다이오드의 온도변화를 검출하여 그에 흐르는 전류를 제어해 주므로서 항상 일정한 광량이 출력될 수 있도록한 일정 광량 출력 제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a constant light quantity output control circuit. Especially, in a device using a laser diode that is sensitive to temperature and emits a high temperature, a constant light quantity is always output by detecting a temperature change of the laser diode and controlling a current flowing thereto. The present invention relates to a constant light output control circuit.
종래의 온도 보상회로는 제2도에 나타낸 바와같이 발광소자(31)의 온도를 검출하는 온도감지기(32)와 ; 상기 온도감지기(32)의 출력신호를 검출하여 그에 따른 소정의 제어신호를 발생시키는 온도 제어부(33)와 ; 소정의 빛을 발생시키는 발광소자(31)를 구동시키는 구동부(34)와 ; 발광소자(31)에서 발생되는 빛을 검출하는 광센서(35)와 ; 상기 광센서(35)의 출력전압과 소정의 기준전압(Vref)을 비교하여 상기 발광소자구동부(34)를 제어하는 비교기(36)와를 상호연결 구성하여서된 것으로 그의 동작관계는 다음과 같다.The conventional temperature compensation circuit includes a temperature sensor 32 for detecting the temperature of the light emitting element 31 as shown in FIG. A temperature controller 33 which detects an output signal of the temperature sensor 32 and generates a predetermined control signal accordingly; A driving unit 34 for driving the light emitting element 31 for generating predetermined light; An optical sensor 35 for detecting light generated from the light emitting element 31; Comparing the output voltage of the optical sensor 35 with a predetermined reference voltage (Vref) and the comparator 36 for controlling the light emitting device driver 34, the operation relationship is as follows.
통상 온도변화에 민감한 소자 및 발광시 열이 많이 발생하는 소자일수록 온도에 다른 광출력의 변화가 심하게 되는데, 이를 보상해 주기위해 광센서를 이용하는 방법과 외부에서 소정의 온도를 강제로 설정하여 보상하는 방법이 있다.In general, a device sensitive to temperature change and a device that generates a lot of heat during light emission cause a change in light output different from temperature. To compensate for this, a method of using an optical sensor and compensating by setting a predetermined temperature from the outside by compulsory There is a way.
먼저, 내부회로의 광센서(35)를 이용할 경우에는 제2에서와 같이 발광소자(31)가 일정한 출력의 신호를 발하게 되는데, 이때 광센서(35)는 그의 광출력에 비례하는 소정의 출력전압을 나타나게 된다.First, when the optical sensor 35 of the internal circuit is used, the light emitting element 31 emits a signal of a constant output as in the second case, wherein the optical sensor 35 has a predetermined output voltage proportional to its optical output. Will appear.
만약, 외부조건 변화로 광출력이 감소하였다고 가정하면 광센서(35)의 출력전압도 저하되므로 비교기(36)의 기준전압(Vref)보다 작을경우) 비교기(36)의 출력이 ‘하이’가 되므로 구동부(34)에서 출력되는 전류가 상승하게 되어 발광소자(31)발광량은 원래의 값이 된다.If the output power of the optical sensor 35 decreases due to a change in external conditions, the output voltage of the optical sensor 35 is also lowered. When the output voltage of the comparator 36 is smaller than the reference voltage Vref of the comparator 36, the output of the comparator 36 becomes 'high'. The current output from the driver 34 rises, so that the light emitting element 31 emits light.
이와 반대로 발광소자(31)에서 출력되는 광량이 증가하게 되면 비교기(36)의 출력이 ‘로우’가 되므로 구동부(34)의 출력전압이 감소하게 되어 발광소자(31)의 발광량은 원래값이 되나, 임계치와 같은 상태에서 광센서의 출력을 보상함에 따라 제어폭이 매우 좁은 문제점이 있다.On the contrary, when the amount of light output from the light emitting element 31 increases, the output of the comparator 36 becomes 'low', so that the output voltage of the driving unit 34 decreases, so that the amount of light emitted from the light emitting element 31 becomes the original value. As a result of compensating the output of the optical sensor in a state such as a threshold, there is a problem that the control width is very narrow.
또한, 외부에서 회로내의 온도를 감지하여 온도제어부(33)를 통해 외부의 온도를 제어할 경우에는 응답속도가 매우 느리게 되어 신뢰성이 저하되며, 특히 별도의 회로에 의해 온도를 제어함에 따라 온도 제어부(33)와 온도 냉각소자가 필요하게 되어 회로가 복잡해질 뿐만 아니라 제품의 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when the temperature is sensed in the circuit from the outside to control the external temperature through the temperature control unit 33, the response speed is very slow, the reliability is lowered, in particular by controlling the temperature by a separate circuit temperature control unit ( 33) and the need for a temperature cooling element has not only complicated the circuit but also increased the production cost of the product.
본 고안은 이와같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출한 것으로, 레이저 다이오드와 같은 발광소자의 온도를 검출하는 온도 감지기와 ; 온도감지기의 출력을 소정의 전압으로 변환시키는 전압변환기와 ; 전압변환기의 출력을 소정전류로 변환시키는 전류원과 ; 전류원의 출력전류와 광센서의 출력전류를 비교하여 발광소자의 광출력을 보상해주는 비교기와를 개재하여 발광소자에서 발생되는 광량이 항상 일정하도록 하므로서 발광소자를 이용하는 기기를 정밀하게 제어할 수 있게 되어 제품의 신뢰성을 더욱더 향상시킬 수 있는 일정 광량 출력 제어회로를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, and includes a temperature sensor for detecting the temperature of a light emitting device such as a laser diode; A voltage converter for converting the output of the temperature sensor to a predetermined voltage; A current source for converting the output of the voltage converter into a predetermined current; By comparing the output current of the current source with the output current of the optical sensor, the comparator compensating for the light output of the light emitting device ensures that the amount of light generated from the light emitting device is always constant so that the device using the light emitting device can be precisely controlled. An object of the present invention is to provide a constant light quantity output control circuit that can further improve the reliability of the product. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도에 나타낸 바와같이 본 고안의 구성은 레이저 다이오드(LD)등으로 구성된 발광소자(1)의 온도를 검출하는 온도감지기(2) ; 와 저항(R5-R9), 콘덴서(C3, C4)및 증폭기(301)로 구성되어 상기 온도 검출기(2)의 출력을 소정전압으로 변환시켜주는 전압변환기(3)와 ; 저항(R4)과 트랜지스터(Q1-Q3)로 구성되어 상기 전압 변환기(3)의 출력전압을 소정의 전류로 변환시켜주는 전류원(4)과 ; 가변저항(VR1), 저항(R3)및 트랜지스터(Q6)로 구성되어 상기 전류원(4)의 출력전류와 기존의 광센서(5)에 의해 검출된 광량에 대한 소정전류를 비교하는 비교기(6)와 ; 다이오드(D1, D2),콘덴서(C1, C2) 및 트랜지스터(Q5)로 구성되어 상기 비교기(6)의 출력크기에 따라 상기 발광소자(1)에 흐르는 전류를 제어하는 발광소자 구동기(7)와 ; 저항(R1, R2)과 트랜지스터(Q4)로 구성되어 전원전압이상시 상기 발광소자(1)의 구동을 차단시키는 발광소자보호부(8)와를 상호연결 구성하여서 됨을 특징으로 하는 것이다.As shown in FIG. 1, the constitution of the present invention comprises a temperature sensor 2 for detecting a temperature of a light emitting element 1 composed of a laser diode LD or the like; A voltage converter 3 composed of a resistor R 5 -R 9 , a capacitor C 3 , C 4 , and an amplifier 301 to convert the output of the temperature detector 2 into a predetermined voltage; A current source 4 composed of a resistor R 4 and a transistor Q 1 -Q 3 for converting the output voltage of the voltage converter 3 into a predetermined current; Comparator composed of variable resistor VR 1 , resistor R 3 and transistor Q 6 to compare the output current of the current source 4 with a predetermined current with respect to the amount of light detected by the conventional optical sensor 5. (6) and; Light emitting device comprising a diode (D 1 , D 2 ), capacitor (C 1 , C 2 ) and transistor (Q 5 ) to control the current flowing through the light emitting device 1 according to the output size of the comparator 6 A driver 7; Resistor R 1 and R 2 and transistor Q 4 are configured to interconnect with a light emitting device protection unit 8 which blocks driving of the light emitting device 1 in the event of a power supply voltage abnormality.
이와같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 레이저 다이오드(LD)와 같은 발광소자(1)의 온도는 그와 근접하게 설치된 더미스터(Th)와 같은 온도 감지기(2)에 의해 저항값으로 감지되는데, 이때의 온도에 대한 데이타는 저항(R5-R9), 콘덴서(C3, C4) 및 증폭기(301)에 의해 소정 전압(VDD)으로 변환된다.First, the temperature of the light emitting device 1 such as the laser diode LD is detected as a resistance value by a temperature sensor 2 such as a dummyster Th installed close thereto, and the data on the temperature at this time is a resistance. (R 5 -R 9 ), the capacitors C 3 , C 4 , and the amplifier 301 are converted into a predetermined voltage V DD .
이때, 전원전압(VCC)과 트랜지스터(Q2, Q3)의 에미터와 베이스간의 전압(VBE, VEB)은 일정하므로 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에서 에미터로 흐르는 전류가 일정하게 유지된다.At this time, since the voltages V BE and V EB between the emitter and the base of the power supply voltage V CC and the transistors Q 2 and Q 3 are constant, the current flowing from the collector of the transistor Q 2 to the emitter Is kept constant.
따라서, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서는 일정전류(ID)가 흐르게 되는데 이때의 전류관계는 다음과 같다.Therefore, a constant current I D flows through the collector of the transistor Q 1 , and the current relationship at this time is as follows.
IrefoC ID, IREF=(2-20)IP IrefoC I D , IREF = (2-20) I P
이에 따라, 발광소자(1)의 온도가 증가(이때의 광출력은 감소)하여 더미스터(Th)의 저항값이 감소하게 되면 전압변환기(3)의 출력 전압이 감소하게 되므로 트랜지스터(Q2)의 콜렉터전압이 상승하게 되어 트랜지스터(Q5)의 베이스에 인가되는 전압이 상승하게 되므로 트랜지스터(Q5)에 흐르는 전류가 상승하게 되어 발광소자(1)에서 발생되는 광량이 증가하게 된다.Accordingly, the light emission temperature increase in the element (1) (where the light output is reduced) to better When reducing the resistance of the MR (Th), the voltage converter 3, so that the output voltage is reduced transistor (Q 2) since the collector voltage is rising to the voltage rises is applied to the base of the transistor (Q 5), the current flowing through the transistor (Q 5) is elevated to result in an increase in the amount of light generated by the light emitting element (1).
즉, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 트랜지스터(Q5)의 베이스에 인가되는 전류(I2)와 저항(R3)을 통해 트랜지스터(Q6)의 콜렉터에 인가되는 전류를 분리되는데, 이때 소정전류(I1)는 광출력에 비례하는 값을 갖게 되고, 그의 크기는 저항(R2)과 가변저항(V0)에 의해 설정된 전압(V0)에 의존하게 되므로 광출력이 증가하게 되면 전류(I1)값을 증가하고, 전류(L2)값은 감소하게 되므로 발광소자(1)에 흐르는 전류(Iop)증가하게 되어 최종적인 전류(I2)값도 증가하게 된다.That is, the collector current of the transistor Q 1 separates the current I 2 applied to the base of the transistor Q 5 and the current applied to the collector of the transistor Q 6 through the resistor R 3 . The predetermined current (I 1 ) has a value proportional to the light output, and its magnitude depends on the voltage (V 0 ) set by the resistor (R 2 ) and the variable resistor (V 0 ). Since the value of the current I 1 is increased and the value of the current L 2 is decreased, the current Iop flowing in the light emitting device 1 is increased, so that the final value of the current I 2 is also increased.
또한, 온도의 증가에 따른 광출력의 감소비는 발광소자(1)의 특성에 적합하게 저항(R4)값과 증폭기(301)의 이득을 적절히 조절해 주므로서 맞출수가 있는 것이다.In addition, the reduction ratio of the light output according to the increase in temperature can be matched by appropriately adjusting the gain of the resistor R 4 and the gain of the amplifier 301 to suit the characteristics of the light emitting device 1.
한편, 회로가 오동작을 하여 광출력이 작거나 과다하게 되면 비교기(6)에 의해 제어할수 있게 되는데, 만약 광출력이 과다하게 되면 트랜지스터(Q6)의 베이스에 인가되는 전압이 상승하게 되므로 트랜지스터(Q5)의 전류증폭률이 상승되어 광출력이 줄어들고, 이와 반대로 광출력이 작게되면 트랜지스터(Q6)의 베이스 바이어스전압이 상승하게되므로 트랜지스터(Q5)의 전류증폭률이 감소하게 되어 광출력이 상승하게되므로 항상 일정한 광출력을 유지하게 된다.On the other hand, if the circuit malfunctions and the light output becomes small or excessive, it can be controlled by the comparator 6. If the light output is excessive, the voltage applied to the base of the transistor Q 6 increases, so that the transistor ( Q 5 ) increases the current amplification ratio of the light output is reduced, on the contrary, if the light output is small, the base bias voltage of the transistor (Q 6 ) is increased, so that the current amplification factor of the transistor (Q 5 ) is reduced to increase the light output As a result, it maintains a constant light output.
또한, 전원전압(Vcc)에 이상이 발생하거나 전원을 잘못 인가시켰을 경우에는 트랜지스터(Q4)가 온이되므로 트랜지스터(Q5)가 오프되어 고가의 발광소자(1)가 파괴되는 것을 방지할수가 있고, 광출력의 보상폭은 가변저항(VR1)에 의해 미세하게 조정되며, 다이오드(D1, D2)는 역방향으로 바이어스전압이 인가될때 발광소자(1)인 레이저 다이오드가 파손되는 것을 방지하기 위한 것이고, 콘덴서(C1)는 입력신호의 변화를 막기 위한 것이며, 콘덴서(C2)는 고주파 잡음을 제거하기 위한 것이다.Further, the power supply voltage (V cc) when a fault occurs or sikyeoteul the power is wrong is because the transistor (Q 4) on a transistor (Q 5) is turned off can prevent the expensive light-emitting element (1) destroy The compensation width of the light output is finely adjusted by the variable resistor VR 1 , and the diodes D 1 and D 2 are damaged when the laser diode of the light emitting device 1 is damaged when a bias voltage is applied in the reverse direction. The capacitor C 1 is for preventing the change of the input signal, and the capacitor C 2 is for removing high frequency noise.
이상에서 설명한 바와같이 본 고안에 의하면 광센서만에 의한 궤환 제어폭의 부족과 외부 온도 제어회로 설치시의 회로의 복잡성, 응답속도의 문제 및 정확한 제어유지성 여부를 온도제어를 위한 내부 회로에 포함시키므로서 온도제어의 정확성 및 신뢰성을 더욱더 향상시킬수가 있고, 특히, 회로를 간소화시킬수 있어 제품의 생산원가를 줄일 수 있으며, 동시에 정밀한 광출력 제어가 가능하게 되는 것이다.As described above, according to the present invention, the short circuit of the feedback control width by the optical sensor alone, the complexity of the circuit when installing the external temperature control circuit, the response speed problem, and the accuracy of the control are included in the internal circuit for temperature control. Therefore, the accuracy and reliability of the temperature control can be further improved, and in particular, the circuit can be simplified to reduce the production cost of the product, and at the same time, it is possible to precisely control the light output.
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