[發(fā)明專利]鐳射二極管驅(qū)動電路及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710188052.6
• 申請日: 2007-11-23
• 公開（公告）號: CN101442858A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱崇仁
• 申請（專利權(quán)）人: 飛宏科技股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所
• 代理人: 葉樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明系有關(guān)電路設(shè)計，特別系關(guān)于鐳射二極管驅(qū)動電路及其方 法。

背景技術(shù)

鐳射二極管或稱半導(dǎo)體鐳射具有體積輕巧、效益高、消耗功率小、 使用壽命長、以及容易由電流大小來控制其輸出功率、頻率等特性。 這些特性使它廣泛應(yīng)用于信息處理、光纖通訊、家電用品及精密測量 上。

鐳射二極管的注入電流必須大于臨界電流密度，才能發(fā)出鐳射 光。鐳射二極管的特色之一，是能直接從電流控制其輸出光的強弱。

鐳射二極管和一般的二極管有相似的P-N接面結(jié)構(gòu)，而其差異 主要是半導(dǎo)體鐳射具有一對鏡面做為共振腔。目前鐳射二極管依照接 面結(jié)構(gòu)分類一般包括單異質(zhì)結(jié)構(gòu)(single?heterostructure)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu) (double?heterostructure)、量子井(quantum?well)結(jié)構(gòu)以及垂直共振 腔面射型鐳射(vertical?cavity?surface?emitting?laser)。

半導(dǎo)體鐳射依波長及應(yīng)用，大致可分為短波長與長波長鐳射兩大 類。短波長鐳射包含發(fā)光波長由390奈米到950奈米的鐳射，主要 使用于光驅(qū)、激光打印機、條形碼機、掃描儀及指示器等光信息及顯 示的應(yīng)用；長波長鐳射則涵蓋發(fā)光波長由980奈米至1550奈米之 鐳射，主要用于光纖通訊。

一般鐳射二極管必須使用鐳射二極管驅(qū)動器(laser?diode?driver， LDD)驅(qū)動之。鐳射二極管驅(qū)動電路是用來提供給予鐳射二極管所需 的電流，將原本是電能轉(zhuǎn)換為光能。于現(xiàn)今技術(shù)中，其驅(qū)動器常會消 耗過多的功率，降低鐳射二極管的光電轉(zhuǎn)換效率。

于鐳射二極管驅(qū)動電路上，除了每個電子組件都有雜散電容外， 于連接器上的接觸點以及印刷電路板的導(dǎo)電箔上都有寄生電感。在電 源轉(zhuǎn)換器做電流切換時，電感會產(chǎn)生電壓降；即ΔV＝L*Δi/Δt。電壓 降正比于寄生電感值及電流變動量，并與切換時間成反比。

在使用高頻、大電流方波電源轉(zhuǎn)換器供給鐳射二極管趨動電路 時，要求快速的電流切換，即在很短的上升及下降時間切換電流準(zhǔn)位。 在電流切換時，在電流流通路徑上的寄生電感會產(chǎn)生可觀的電壓降， 須有額外的電壓降來驅(qū)動鐳射二極管，以達(dá)到快速電流切換的需求。 但追加額外的電壓在電流穩(wěn)態(tài)時，相對的產(chǎn)生額外的功率損耗，使能 量轉(zhuǎn)換效率大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明之目的系提供一鐳射二極管驅(qū)動電路，以克服前述問題。

本發(fā)明之目的系于電流切換的上升時間(rise?time)中，增加額外正 電壓或負(fù)電壓的脈沖，達(dá)到快速電流切換，并減少功率耗損。

本發(fā)明系揭露一種鐳射二極管驅(qū)動電路，包含一第一路徑，具有 一鐳射二極管以及半導(dǎo)體組件開關(guān)，其中半導(dǎo)體組件開關(guān)系用于導(dǎo)通 或關(guān)閉第一路徑。一第一供電路徑，耦合至第一路徑，提供一第一電 壓至第一路徑，其中第一供電路徑具有一電源轉(zhuǎn)換器、一第一電感以 及一第一儲存之裝置，其中電源轉(zhuǎn)換器提供第一電壓至第一儲存裝 置。一第二供電路徑，耦合至第一路徑，第二供電路徑具有一提供電 壓脈沖之裝置、一第二電感以及第二儲存裝置，其中提供電壓脈沖至 第一儲存裝置。一脈波寬度調(diào)變(Pulse?Width?Modulation，PWM)控制 器耦合至半導(dǎo)體組件開關(guān)以及提供電壓脈沖之裝置。

本發(fā)明亦提供一種驅(qū)動鐳射二極管之方法，包含一電源轉(zhuǎn)換器提 供一第一電壓至第一電容以及鐳射二極管。利用一脈波寬度調(diào)變控制 器傳送控制信號至一半導(dǎo)體組件開關(guān)以及一電壓脈沖產(chǎn)生器。以及電 壓脈沖產(chǎn)生器依照控制信號提供一第二電壓至一第二電容器。

附圖說明

圖1根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，為本發(fā)明之鐳射二極管驅(qū)動電路 示意圖。

圖2A-圖2C根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，為圖1電路之時序圖， 用以說明其電路的操作狀態(tài)。

圖3根據(jù)本發(fā)明之另一較佳實施例，為本發(fā)明之鐳射二極管驅(qū)動 電路示意圖。

圖4根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，為圖3電路之時序圖，用以說明 其電路的操作狀態(tài)。

圖5根據(jù)本發(fā)明之另一較佳實施例，為本發(fā)明之鐳射二極管驅(qū)動 電路示意圖。

圖中：

10??鐳射二極管驅(qū)動電路

12??第一路徑

14??第二路徑

16??PWM控制器