[發明專利]基于PWM控制的半導體激光器電源裝置

無效

• 申請號: 201310153882.0
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103259186A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 王春勇;韓靜;嚴偉;戴昊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器電源，特別是涉及一種半導體激光器的電源裝置。

背景技術

半導體激光器因尺寸小、重量輕、效率高等優點在工業、科研中具有廣泛應用，但其Pn結一旦被擊穿就會造成輸出降低或失效，驅動電流的微小波動也會引起光功率的急劇變化以及光譜的展寬。因此，需要一種高穩定性的電源，能夠給半導體激光器提供可靠的電流驅動。

現有的半導體激光器電源多為串聯型，如王勤在《50mA半導體激光器驅動電源電路設計》，景德鎮高專學報，2012年6月，第27卷第6期中所述，利用晶體管的恒流特性以及運算放大器負反饋原理達到穩定電流目的，但是這樣的電路系統往往包含過多元器件，電路復雜，因而抗干擾性欠佳。又如公開號CN101436755A涉及一種低功率半導體激光器電源驅動裝置，也采用傳統串聯型電路，電源功率分配在運算放大器、電阻和晶體管等元件較多，因而效率較低；同時依賴于晶體管的恒流控制，長時間使用會帶來溫度的升高，限制了控制精度，也限制了半導體激光器的應用。隨著大規模集成電路的發展，使用集成芯片可以有效的簡化電路，提高半導體激光器電源可靠性；采用合適的電路連接，也能提高電源功率的使用效率。

發明內容

為了使半導體激光器穩定工作,本發明提供一種基于PWM控制的新型恒流或恒功率驅動電源。PWM控制指的是脈沖寬度調制，其特點是固定開關頻率，調節開關占空比，現有的集成開關電源多采用這種控制方式。比較于現有串聯型驅動電源，本發明使用集成直流轉換芯片反饋控制激光器電流或光功率的方式，電源使用效率大大提高；比較于運算放大器和晶體管組合，選用集成芯片，可以避免晶體管長時間工作發熱從而降低控制精度的缺陷，而且集成芯片本身具有抗干擾性強的特點；采用基于PWM原理的集成直流轉換器芯片，比現有DSP或者ARM控制方式成本更低，更易產業化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于PWM控制的半導體激光器驅動電源，主要由PWM控制電路模塊1、雙向開關S、功率反饋模塊2、電流反饋模塊3和濾波電容C2組成。如圖1所示，PWM控制電路模塊1是由電感L1和直流轉換器U1組成，其中直流轉換器U1輸入端與正電壓源Vin相連，輸出端SW與電感L1一端相連，電感L1的另一端為輸出電壓Vout，直流轉換器U1反饋端FB通過雙向開關S分別與功率反饋模塊2和電流方塊模塊3相連接；功率反饋模塊2由光電二極管PD、第一保護電阻R1和滑動變阻器R3組成，光電二極管PD的陰級接輸出電壓Vout，光電二極管PD的陽極接第一保護電阻R1的第一高電壓端R1h，第一保護電阻R1的第一低電壓端R1l與滑動變阻器R3輸出端a相連，滑動變阻器滑動端p和輸入端b共節點并接地；電流反饋模塊3由半導體激光器LD和第二保護電阻R2組成，兩者串聯在同一條支路，將輸出電壓Vout與半導體激光器LD陽極相連，半導體激光器LD陰極與第二保護電阻R2的第二高電壓端R2h相連，第二保護電阻R2的第二低電壓端R2l與滑動變阻器R3輸入端b共節點并接地；雙向開關S有2個轉換端口，功率端口S₂和電流端口S₃；功率端口S₂與第一保護電阻R1的第一高電壓端R1h相連；電流端口S₃和第二保護電阻R2的第二高電壓端R2h相連；濾波電容C2正極接輸出電壓Vout，濾波電容C2負極與滑動變阻器R3輸入端b共節點并接地；濾波電容C2實現高頻濾波功能；雙向開關S與功率端口S₂相連時，電路實現恒功率控制；雙向開關S與電流端口S₃相連時，電路實現恒電流控制。

本發明的有益效果是：配合三管腳封裝的半導體激光器，輸出電流的同時，可選擇控制激光器光功率或激光器電流，因而電路實現非常方便；使用直流轉換器芯片和電感，簡化電路結構，降低成本，易于產品化；采用PWM控制方法，使驅動電源穩定可靠，效率高，發熱少。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

附圖說明

圖1是本發明的恒功率和恒電流控制電路原理圖。

其中，1、PWM控制電路模塊，2、功率反饋模塊，3、電流反饋模塊。

具體實施方式