本發(fā)明屬于恒流驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器具有高效率、小體積、輕重量、低價格等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用在軍事、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域，起到了不可替代的作用。由于此類激光器對于驅(qū)動電流源的浪涌、靜電和過流等十分敏感，不僅可能損害激光器功率值，甚至可以直接影響激光器壽命。因而在實(shí)際應(yīng)用中對驅(qū)動電源的性能和保護(hù)等有著較高要求。
對于半導(dǎo)體激光器的恒流驅(qū)動系統(tǒng)來說，通常要求恒流驅(qū)動根據(jù)不同激光器的額定工作電流設(shè)置限流值，對于使用較長時間的激光器，輸出功率值通常需要進(jìn)行校準(zhǔn)，這需要恒流驅(qū)動系統(tǒng)提供一種簡便的方法來動態(tài)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)。
目前，對半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動目前有較多需要優(yōu)化解決的問題，譬如恒流驅(qū)動模塊的限流保護(hù)一般由硬件設(shè)置，調(diào)整不夠便捷；對于一些陽極接管殼的激光器配備一般的恒流驅(qū)動時需要額外對半導(dǎo)體激光器做與系統(tǒng)機(jī)殼做絕緣，而這對于部分結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來困難，而且絕緣處理降低了激光器的散熱性能；對于傳統(tǒng)采用的模擬電位器設(shè)置電平的方法，通常對于精細(xì)的電流調(diào)整有困難，并且電位器連線失效會對激光器電流產(chǎn)生不可預(yù)計影響；對于激光器的緩啟動保護(hù)和短路保護(hù)功能不能同步，且目前使用繼電器開關(guān)方式對激光器提供短路保護(hù)的方法會對系統(tǒng)引入噪聲問題等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)方法，優(yōu)化了恒流驅(qū)動系統(tǒng)保護(hù)功能，提高了對半導(dǎo)體激光器的使用安全性和便捷性。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是， 包括線路濾波器、AC/DC和DC/DC模塊、單片機(jī)模塊、增量式編碼器驅(qū)動模塊、ADC、DAC模塊，恒流驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、信息存儲模塊和功率檢測模塊。所述AC/DC和DC/DC模塊輸入端連接線路濾波器，輸出端輸出+V、GND和-V；所述增量式編碼器驅(qū)動模塊與單片機(jī)模塊相連，單片機(jī)對增量式編碼器產(chǎn)生脈沖次數(shù)進(jìn)行計數(shù)；所述DAC模塊分別與單片機(jī)模塊和恒流驅(qū)動模塊相連，單片機(jī)將增量式編碼器脈沖計數(shù)值設(shè)置給DAC，DAC輸出對應(yīng)電壓給恒流源驅(qū)動模塊控制LD電流大小；所述ADC模塊與恒流驅(qū)動模塊、功率檢測模塊和單片機(jī)模塊相連，功率檢測模塊檢測半導(dǎo)體內(nèi)部光電二極管電流值，ADC模塊采集半導(dǎo)體激光器電流值和光電二極管電流值后傳給單片機(jī)模塊；所述單片機(jī)模塊連接至信息存儲模塊和液晶顯示模塊，單片機(jī)模塊通過串口接收半導(dǎo)體激光器輸出功率值與光電二極管電流值的P-I曲線數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)擬合運(yùn)算后將轉(zhuǎn)換系數(shù)傳遞給信息存儲模塊中，單片機(jī)模塊通過ADC模塊讀取半導(dǎo)體激光器的電流，通過計算得到的系數(shù)運(yùn)算出輸出功率值并在顯示模塊中顯示半導(dǎo)體激光電流值和功率值；所述恒流驅(qū)動模塊分別與DAC模塊和ADC相連，并包括帶有同步實(shí)現(xiàn)的LD緩啟動和LD短接保護(hù)電路，電阻(R1)與(C2)一端、二極管(D2)陰極、(Q2)柵極，(Q3)柵極連接在一起網(wǎng)絡(luò)名稱為(ENABLE)，(Q2)源級與運(yùn)輸放大器(U1)反向輸入端相連，二極管(D2)陽極、(Q2)漏級、(R1)一端與-V相連，(C2)的另一端、(Q3)柵極、半導(dǎo)體激光二極管(LD)的陽極連接在一起，(Q3)的漏極、(Q1)源級、半導(dǎo)體激光二極管(LD)的陰極連接在一起，恒流取樣電阻(R2)兩端分別與作為恒流源模塊的恒流調(diào)整管(Q1)的漏極相連，與-V相連，同時(R2)取樣得到電壓經(jīng)過電阻(R3)反饋給U1的反向輸入端，U1的同相輸入端連接至DAC輸出，U1輸出通過R4驅(qū)動電流調(diào)整管(Q1) ，(R5)連接在DAC輸出電壓與(U1)同相輸入端， (C3)連接在(U1)的反向輸入端和輸出端。
所述單片機(jī)模塊的讀取的增量式編碼器的計數(shù)最大值可通過串口進(jìn)行設(shè)置并將限制電流信息存儲在信息存儲模塊中，實(shí)現(xiàn)限制電流的調(diào)整。
所述單片機(jī)模塊通過串口接收半導(dǎo)體激光器輸出功率值與光電二極管電流值的P-I曲線數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)擬合運(yùn)算后將轉(zhuǎn)換系數(shù)傳遞給信息存儲模塊中，單片機(jī)模塊通過ADC模塊讀取半導(dǎo)體激光器的電流，通過計算得到的系數(shù)運(yùn)算出輸出功率值并在顯示模塊中顯示功率值。
所述單片機(jī)模塊使用的單片機(jī)型號為STM32F103。
所述的信息存儲模塊為STM32103F的Flash存儲器模擬的EEPROM。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
圖1 為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的一種半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1 為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的一種半導(dǎo)體激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。
包括線路濾波器、AC/DC和DC/DC模塊、單片機(jī)模塊、增量式編碼器驅(qū)動模塊、ADC、DAC模塊，恒流驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、信息存儲模塊和功率檢測模塊，所述功率檢測模塊是一個跨阻放大器，將光電二極管產(chǎn)生的電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，通過ADC模塊將電壓值轉(zhuǎn)換為激光功率值。通過單片機(jī)模塊的串口輸入半導(dǎo)體激光器的輸出功率值與光電二極管對應(yīng)的電流值，單片機(jī)運(yùn)算將系數(shù)關(guān)系存儲進(jìn)入存儲模塊，便可顯示激光輸出功率值，所述的增量式編碼器通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生A、B兩相高低邊沿脈沖信號，通過比較A、B兩相信號變化的前后順序來判別增量式編碼器的正反轉(zhuǎn)，設(shè)置STM32F103單片機(jī)的定時器模塊為編碼器模式對旋轉(zhuǎn)增量式編碼器所產(chǎn)生的脈沖加減計數(shù)。單片機(jī)模塊將計數(shù)值作為DAC輸出電壓的設(shè)置值，這樣通過調(diào)整增量式編碼器設(shè)置DAC的輸出電壓值。并且，STM32F103單片機(jī)計數(shù)器的編碼器模式可設(shè)置最大計數(shù)值，這樣可以有效限制DAC的最大電壓輸出，進(jìn)而限制設(shè)置的半導(dǎo)體激光器(LD)的電流值。DAC的輸出電壓值設(shè)置給運(yùn)放放大器(U1)的同相輸入端，運(yùn)放放大器U1輸出通過取樣電阻(R2)反饋給(U1)的反向輸入端，由于此時U1運(yùn)放處于閉環(huán)負(fù)反饋控制狀態(tài)，流過激光器(LD)的電流值計算應(yīng)為DAC輸出電壓值除以取樣電阻R2的電阻值。作為半導(dǎo)體激光器(LD)的恒流驅(qū)動電流源，要求電流源輸出穩(wěn)定，在(U1)的反向輸入端和輸出端接入一個小容量的濾波電容，作用是限制高頻增益，保證閉環(huán)控制電流的穩(wěn)定性。
所述的恒流驅(qū)動模塊中的緩啟動和短路保護(hù)電路，在系統(tǒng)上電瞬間，GND和-V電平迅速建立，此時(ENABLE)位置為GND電平，(Q3)由于處于開啟狀態(tài)，因而跨接在(LD)兩端的電阻非常小，可認(rèn)為將(LD)短路保護(hù)，(Q2)同樣處于開啟狀態(tài)，因而DAC輸出的電壓值此時被拉為-V電平，設(shè)置激光電流值即為0。當(dāng)電容(C2)緩慢充電后，(Q3)柵極電壓下降，(Q3)的導(dǎo)通溝道逐漸關(guān)閉，失去(LD)短路功能，同時(Q7)導(dǎo)通溝道逐漸關(guān)閉，DAC輸出設(shè)置(LD)電流的電壓逐漸增大。緩啟動和短路保護(hù)并發(fā)同步工作，通過匹配(R1)與(C2)值確立時間常數(shù)，這樣可以最大限度的避免恒流源驅(qū)動的浪涌和靜電危害。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。