一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，包括用于產(chǎn)生高低電平脈沖信號的信號控制器，其輸出端與激光驅(qū)動芯片的輸入端相連，激光驅(qū)動芯片的輸出端與半導(dǎo)體激光二極管的輸入端相連，功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與激光驅(qū)動芯片的輸入端相連，電源模塊向激光驅(qū)動芯片供電。本實(shí)用新型僅需要一個低端的信號控制器、IC-WKN芯片及少量外圍電阻和電容、半導(dǎo)體激光二極管，就可以實(shí)現(xiàn)精度較高、光功率較穩(wěn)定的激光驅(qū)動電路，成本低廉，操作方便。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電 路。 一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體激光器的波長范圍寬、制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、 重量輕、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，被大量廣泛的應(yīng)用。然而目前市面上光源較為穩(wěn)定、具有溫度保護(hù) 等功能的半導(dǎo)體激光器裝置售價在千元左右，影響了其在低端市場的應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有的大部分散射型光電感煙探測器，采用的是紅外光作為入射光源，而紅外光 發(fā)散角大，不容易形成單一細(xì)光束，在沒有煙顆粒進(jìn)入檢測室情況下，仍然會有一部分光發(fā) 射到探測器的器壁上，這部分光在器壁會多次反射，會干擾受光元件的光電流，這種不良干 擾隨著探測器使用時間的增長，會越來越明顯。這是由于空氣中存在大量的塵埃，塵埃懸浮 在探測器周圍，沉降在檢測室的內(nèi)壁面，使原本黑色的內(nèi)壁面上面形成灰色的灰塵層，在檢 測室的內(nèi)壁面大大增強(qiáng)干擾光線的漫散射作用，增加受光元件的電流，增加探測器的誤報(bào) 率。
[0004] 由于激光的單色性好，相干性高，方向性強(qiáng)，尤其是可以方便的將激光匯集成一束 很細(xì)的高能量光束，可以大大減小發(fā)光光源漫射到檢測室內(nèi)壁面引起對受光元件的干擾， 然而目前激光光源成本較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出火災(zāi)光電感煙探測器的成本預(yù)算。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠保持高穩(wěn)定激光光源功率輸出且成本較低 的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：一種低成本半導(dǎo)體激光光源 控制電路，包括用于產(chǎn)生高低電平脈沖信號的信號控制器，其輸出端與激光驅(qū)動芯片的輸 入端相連，激光驅(qū)動芯片的輸出端與半導(dǎo)體激光二極管的輸入端相連，功率調(diào)節(jié)模塊的輸 出端與激光驅(qū)動芯片的輸入端相連，電源模塊向激光驅(qū)動芯片供電。
[0007] 所述電源模塊包括三端穩(wěn)壓器78M05,其2腳輸出+5V穩(wěn)壓直流電。
[0008] 所述信號控制器包括ATmegaS單片機(jī)，其13腳通過電阻R6與P溝道場效應(yīng)管的 柵極G相連，P溝道場效應(yīng)管的漏極D與電源模塊的輸出端相連；所述激光驅(qū)動芯片采用 IC-WKN芯片，P溝道場效應(yīng)管的源極S與IC-WKN芯片的6腳相連，IC-WKN芯片的1腳接地， 電容C9的一端與IC-WKN芯片的2腳相連，電容C9的另一端分別與IC-WKN芯片的3腳、 功率調(diào)節(jié)模塊相連，IC-WKN芯片的4腳懸空，IC-WKN芯片的6、7腳接半導(dǎo)體激光二極管， IC-WKN芯片的5腳接功率調(diào)節(jié)模塊。
[0009] 所述半導(dǎo)體激光二極管采用帶有PIN光電二極管的半導(dǎo)體激光二極管。
[0010] 所述的功率調(diào)節(jié)模塊采用電阻冊，其一端與電容C9相連，另一端分別與IC-WKN芯 片的5腳、半導(dǎo)體激光二極管相連。
[0011] 所述P溝道場效應(yīng)管采用SI-2301芯片。
[0012] 由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用IC-WKN芯片作為激光驅(qū)動芯片，其最大的 特點(diǎn)是激光功率控制極為精確，可以達(dá)到在〇?80°c，精度為0. 3% ;在-40?125°C，精度 為1%，并且自帶過溫度保護(hù)單元，避免半導(dǎo)體激光二極管過熱燒壞，通過調(diào)節(jié)電阻RM的阻 值，可以實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體激光二極管的電流控制。本實(shí)用新型僅需要一個低端的信號控制器、 IC-WKN芯片及少量外圍電阻和電容、半導(dǎo)體激光二極管，就可以實(shí)現(xiàn)精度較高、光功率較穩(wěn) 定的激光驅(qū)動電路，成本低廉，操作方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；
[0014] 圖2、3分別為本實(shí)用新型中信號控制器、電源模塊的電路原理圖；
[0015] 圖4為本實(shí)用新型中激光驅(qū)動芯片、半導(dǎo)體激光二極管、功率調(diào)節(jié)模塊的電路原 理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，包括用于產(chǎn)生高低電平脈沖信號的信號控 制器1，其輸出端與激光驅(qū)動芯片3的輸入端相連，激光驅(qū)動芯片3的輸出端與半導(dǎo)體激光 二極管5的輸入端相連，功率調(diào)節(jié)模塊4的輸出端與激光驅(qū)動芯片3的輸入端相連，電源模 塊2向激光驅(qū)動芯片3供電。如圖1所示。
[0017] 如圖2所示，所述信號控制器1包括ATmegaS單片機(jī)，信號控制器1產(chǎn)生高低電平 的脈沖信號，此脈沖信號控制激光驅(qū)動芯片3的電源通斷；信號控制器1由微處理器最小系 統(tǒng)組成，通過晶振控制外部時鐘信號，產(chǎn)生固定頻率和占空比的脈沖信號。通過ATmegaS單 片機(jī)產(chǎn)生所需要的負(fù)脈沖信號，該脈沖信號接到SI-2301芯片，SI-2301芯片為P溝道場效 應(yīng)管，P溝道場效應(yīng)管的柵極G被ATmegaS單片機(jī)的負(fù)脈沖信號拉低，P溝道場效應(yīng)管的源 極S和漏極D導(dǎo)通，IC-WKN芯片供電，半導(dǎo)體激光二極管5點(diǎn)亮，反之，半導(dǎo)體激光二極管5 滅，從而實(shí)現(xiàn)由TmegaS單片機(jī)的I/O腳電壓的高低控制半導(dǎo)體激光二極管5的亮滅。
[0018] 如圖3所示，所述電源模塊2包括三端穩(wěn)壓器78M05,其2腳輸出+5V穩(wěn)壓直流電。 電源模塊2由78M05芯片以及輔助電阻電容組成，輸出5V穩(wěn)壓電源，5V穩(wěn)壓電源通過P溝 道場效應(yīng)管連接到激光驅(qū)動芯片3上，脈沖信號通過P溝道場效應(yīng)管控制激光驅(qū)動芯片3 電源的通斷。
[0019] 如圖4所示，所述ATmega8單片機(jī)的13腳通過電阻R6與P溝道場效應(yīng)管的柵極 G相連，P溝道場效應(yīng)管的漏極D與電源模塊2的輸出端相連。所述激光驅(qū)動芯片3采用 IC-WKN芯片，P溝道場效應(yīng)管的源極S與IC-WKN芯片的6腳相連，IC-WKN芯片的1腳接地， 電容C9的一端與IC-WKN芯片的2腳相連，電容C9的另一端分別與IC-WKN芯片的3腳、功 率調(diào)節(jié)模塊4相連，IC-WKN芯片的4腳懸空，IC-WKN芯片的6、7腳接半導(dǎo)體激光二極管5， IC-WKN芯片的5腳接功率調(diào)節(jié)模塊4。
[0020] 為了降低成本和減小激光光源驅(qū)動電路的體積，便于嵌入到其他集成電路中， 本實(shí)用新型通過比較市面上的激光光源恒流源驅(qū)動電路，結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素，最優(yōu)化選用了 IC-WKN芯片作為激光驅(qū)動芯片3,該芯片的最大特點(diǎn)是激光功率控制極為精確，可以達(dá)到 在0?80°C，精度為0. 3% ;在-40?125°C，精度為1%，并且自帶過溫度保護(hù)單元，避免半 導(dǎo)體激光二極管5過熱燒壞，通過調(diào)節(jié)電阻RM的阻值，可以實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體激光二極管5的 電流控制。IC-WKN芯片適合N型、P型和Μ型的半導(dǎo)體激光二極管5,通過監(jiān)控PIN光電二 極管MD的電流大小，來監(jiān)控激光發(fā)射管LD帶動發(fā)光功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)激光發(fā)射管LD中的電 流。IC-WKN芯片內(nèi)部通過電壓跟隨放大器形成0. 5V的基準(zhǔn)電壓，用0. 5V/RM可以得到激 光發(fā)射管LD中的電流，根據(jù)半導(dǎo)體激光二極管5的額定電流值，設(shè)定電阻RM的值，就可以 方便的實(shí)現(xiàn)對N、P、M型半導(dǎo)體激光二極管5的自動功率控制電路。IC-WKN芯片的供電范 圍為+2. 4V到+15V，本實(shí)施例中選用+9V供電，半導(dǎo)體激光二極管5選用HL6312G型號，驅(qū) 動電流為20mA，功率為3mW，PIN光電二極管的監(jiān)控電流為0. 2mA，電阻RM的阻值經(jīng)計(jì)算為 RM=0. 5V/0. 2mA=2. 5K 歐姆。
[0021] 如圖4所示，所述半導(dǎo)體激光二極管5采用帶有PIN光電二極管的半導(dǎo)體激光二 極管5,在半導(dǎo)體激光二極管5額定功率下，PIN光電二極管監(jiān)控電流I，求出電阻RM的阻 值，RM=0. 5V/I，電阻RM的阻值即為功率調(diào)節(jié)模塊4使用的電阻值，通過調(diào)節(jié)電阻RM的阻 值，可以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光二極管5的發(fā)光功率。所述的功率調(diào)節(jié)模塊4采用電阻RM，其一端 與電容C9相連，另一端分別與IC-WKN芯片的5腳、半導(dǎo)體激光二極管5相連。
[0022] 綜上所述，本實(shí)用新型僅需要一個低端的信號控制器1、IC-WKN芯片及少量外圍 電阻和電容、半導(dǎo)體激光二極管5,就可以實(shí)現(xiàn)精度較高、光功率較穩(wěn)定的激光驅(qū)動電路，成 本低廉，操作方便。
【權(quán)利要求】
1. 一種低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：包括用于產(chǎn)生高低電平脈沖信 號的信號控制器（1)，其輸出端與激光驅(qū)動芯片（3)的輸入端相連，激光驅(qū)動芯片（3)的輸 出端與半導(dǎo)體激光二極管（5)的輸入端相連，功率調(diào)節(jié)模塊（4)的輸出端與激光驅(qū)動芯片 (3)的輸入端相連，電源模塊（2)向激光驅(qū)動芯片（3)供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：所述電源模 塊（2)包括三端穩(wěn)壓器78M05,其2腳輸出+5V穩(wěn)壓直流電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：所述信號控 制器（1)包括ATmegaS單片機(jī)，其13腳通過電阻R6與P溝道場效應(yīng)管的柵極G相連，P溝 道場效應(yīng)管的漏極D與電源模塊（2)的輸出端相連；所述激光驅(qū)動芯片（3)采用IC-WKN芯 片，P溝道場效應(yīng)管的源極S與IC-WKN芯片的6腳相連，IC-WKN芯片的1腳接地，電容C9 的一端與IC-WKN芯片的2腳相連，電容C9的另一端分別與IC-WKN芯片的3腳、功率調(diào)節(jié) 模塊（4)相連，IC-WKN芯片的4腳懸空，IC-WKN芯片的6、7腳接半導(dǎo)體激光二極管（5)， IC-WKN芯片的5腳接功率調(diào)節(jié)模塊（4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：所述半導(dǎo)體 激光二極管（5 )采用帶有PIN光電二極管的半導(dǎo)體激光二極管（5 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：所述的功率 調(diào)節(jié)模塊（4)采用電阻RM，其一端與電容C9相連，另一端分別與IC-WKN芯片的5腳、半導(dǎo) 體激光二極管（5)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低成本半導(dǎo)體激光光源控制電路，其特征在于：所述P溝道 場效應(yīng)管采用SI-2301芯片。
【文檔編號】H01S5/042GK203850617SQ201420200074
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】楊慎林, 陸松, 劉長城, 張丹, 管雨, 付陽陽 申請人:合肥科斯孚安全科技有限公司