[發明專利]全數字可編程快速大電流脈沖陣列驅動電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201010235615.4
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101908714A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 馮永茂;俞浩;薄連勤
• 申請（專利權）人: 天津市鼎曦光學科技有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及半導體激光器控制與高精度驅動電路領域，特別涉及全數字可編程快速大電流脈沖陣列驅動電路及其控制方法。

背景技術

隨著電子技術的發展，人們對脈沖型半導體激光器的需求越來越旺盛，由于此類大功率激光二極管或激光二極管陣列工作在占空比受控的大電流脈沖模式，因此對大電流脈沖驅動電路提出了更加細致與多樣化的要求。隨著現代工業技術的發展，一些特殊器件檢測、工藝過程控制等領域也會需要快速大電流脈沖陣列驅動電路，并對高功率密度的電流脈沖進行數字化的可編程操作提出了迫切需求。

現有技術中的大電流脈沖陣列驅動電路通常會在脈沖幅度、脈沖變化沿和脈沖寬度三者之間難以權衡，通常采取開環電路結構，利用電容或電感的儲能特性，來保證脈沖幅度和脈沖變化沿，但就會難以滿足毫秒量級的脈沖寬度；或者即便是強行保證了毫秒量級的脈沖寬度，但脈沖幅度又難以保證，一般來講，在較長脈沖輸出時，脈沖幅度會有不同程度的明顯跌落。

為了在脈沖幅度、脈沖變化沿和脈沖寬度三者之間實現權衡，現有技術中又采用了具備誤差放大的閉環反饋電路結構，該電路結構可以保證較長脈沖的幅度平坦性，但卻往往難以滿足對微秒量級的脈沖變化沿的需求；即便是滿足了脈沖幅度、脈沖變化沿和脈沖寬度的需求，對于脈沖寬度的調節以及復雜脈沖波形的合成都難以滿足要求。

發明內容

為了在低成本的前提下，實現脈沖幅度、脈沖變化沿和脈沖寬度三者之間較好的權衡，本發明提供了一種全數字可編程快速大電流脈沖陣列驅動電路及其控制方法，

所述電路包括：至少一個脈沖電流發生電路、至少一個功率擴展轉接板電路、一個脈沖電流信號檢測電路和至少一組連接器；

所述脈沖電流發生電路的輸入端和脈沖電壓信號相連；所述脈沖電流發生電路的輸出端通過所述連接器和所述功率擴展轉接板電路的輸入端相連；所述功率擴展轉接板電路的輸出端接負載；所述功率擴展轉接板電路通過正相信號取樣端PS和負相信號取樣端NS和所述脈沖電流信號檢測電路的輸入端相連；所述脈沖電流信號檢測電路的第一輸出端接12V電源、第二輸出端接地、第三輸出端接地、第四輸出端和CVS系統相連。

所述脈沖電流發生電路包括：高速MOSFET驅動電路、2個N溝道MOSFET管、功率管退藕電容、脈沖阻尼電阻器、第一雙向TVS、第一差模濾波電容、第二差模濾波電容、第一共模濾波電容、第二共模濾波電容、第三共模濾波電容、第四共模濾波電容和大電流共模濾波電感；

所述高速MOSFET驅動電路分別和高側所述N溝道MOSFET管的柵極、低側所述N溝道MOSFET管的柵極相連；高側所述N溝道MOSFET管的漏極和所述功率管退藕電容的一端相連；所述功率管退藕電容的另一端接等電勢；高側所述N溝道MOSFET管的源極、低側所述N溝道MOSFET管的漏極分別和所述脈沖阻尼電阻器的一端、所述第一雙向TVS的一端、所述第一差模濾波電容的一端、所述第一共模濾波電容的一端相連；低側所述N溝道MOSFET管的源極、所述脈沖阻尼電阻器的另一端、所述第一雙向TVS的另一端、所述第一差模濾波電容的另一端、所述第二共模濾波電容的另一端分別接等電勢；所述第一差模濾波電容、所述第二差模濾波電容、所述第一共模濾波電容、所述第二共模濾波電容、所述第三共模濾波電容、所述第四共模濾波電容和所述大電流共模濾波電感組成π型濾波器；所述第一共模濾波電容和所述第二共模濾波電容的中間對接點與機殼相連，并接地；所述第三共模濾波電容和所述第四共模濾波電容的中間對接點與機殼相連，并接地。

所述脈沖電流發生電路為N路，N路所述脈沖電流發生電路將各自的脈沖電流經過功率變換與補償后，通過所述大電流共模濾波電感，分別由獨立的所述連接器傳遞到激光二極管一側的所述功率擴展轉接板電路，其中，N為正整數。

所述功率擴展轉接板電路包括：脈沖阻尼電阻器、第一雙向TVS、第二雙向TVS、第二差模濾波電容、第三共模濾波電容、第四共模濾波電容、大電流共模濾波電感、補償電容、補償電阻、脈沖電流無感取樣電阻和脈沖沿補償電容；

所述第一雙向TVS、所述脈沖阻尼電阻器與所述第二差模濾波電容、所述第三共模濾波電容、所述第四共模濾波電容、所述大電流共模濾波電感組成的濾波器相連；所述補償電容和所述補償電阻組成的串聯支路和所述脈沖阻尼電阻器并聯；所述脈沖電流無感取樣電阻的一端、所述脈沖沿補償電容的一端分別和所述補償電阻的另一端相連、所述無感取樣電阻的另一端、所述脈沖沿補償電容的另一端分別和所述第二雙向TVS的另一端相連、所述第二雙向TVS的一端和所述補償電容的另一端相連。