[發明專利]一種便攜式阻抗自適應激光二極管驅動模塊

有效

• 申請號: 201811598187.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109346918B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 汝玉星;楊忠崗;畢琳旭;孫茂強;于廣安;高博;吳戈;田小建
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

1.一種便攜式阻抗自適應激光二極管驅動模塊，結構有前面板(1)、限幅設置模塊(2)、功率輸出模塊(3)、顯示驅動模塊(10)、軟啟動模塊(11)和電源管理模塊(13)；其特征在于，結構還有參考電壓模塊(12)、負載判斷模塊(4)、延時補償模塊(5)、電壓跟蹤模塊(6)、過流判斷模塊(7)、斷電保護模塊(8)和超溫判斷模塊(9)；其中，限幅設置模塊(2)分別與功率輸出模塊(3)和顯示驅動模塊(10)相連，軟啟動模塊(11)與功率輸出模塊(3)相連，功率輸出模塊(3)還分別與顯示驅動模塊(10)、負載判斷模塊(4)、過流判斷模塊(7)相連，參考電壓模塊(12)與負載判斷模塊(4)相連，負載判斷模塊(4)與延時補償模塊(5)相連，延時補償模塊(5)與電壓跟蹤模塊(6)相連，電壓跟蹤模塊(6)與功率輸出模塊(3)相連，過流判斷模塊(7)、超溫判斷模塊(9)均與斷電保護模塊(8)相連，斷電保護模塊(8)分別與功率輸出模塊(3)和電壓跟蹤模塊(6)相連；

所述的前面板(1)的結構包括：9針D形接口(101)、啟動開關(102)、復位按鈕(103)、電流輸出接口(104)；所述的電流輸出接口(104)的正負端子分別與功率輸出模塊(3)的端口PWR-out3、PWR-out4相連，所述的9針D形接口(101)的1腳接地，6腳接電源Vcc/2，2腳接電源Vcc，7腳接電源Vdd，3腳、8腳分別接超溫判斷模塊(9)中的端口NTC1和端口NTC2，4腳接顯示驅動模塊(10)中的端口DIS-out，9腳、5腳分別接限幅設置模塊(2)中的端口L_set和端口I_set；

所述的限幅設置模塊(2)的結構為：電阻R42的一端作為限幅設置模塊(2)的一個輸入端，記作端口I_set，接前面板(1)中的9針D形接口(101)的5腳，電阻R42另一端接運放U11B的同相輸入端和二極管D3的正極，二極管D3的負極接運放U11A的輸出端和電阻R41的一端，電阻R41的另一端接運放U11A的反相輸入端，運放U11A的同相輸入端與電阻R40一端相連，電阻R40的另一端作為限幅設置模塊(2)的另一個輸入端，記為端口L_set，接前面板(1)中的9針D形接口(101)的9腳，運放U11B的反相輸入端與電阻R43的一端相連，電阻R43的另一端與運放U11B的輸出端相連，運放U11B的輸出端作為限幅設置模塊(2)的輸出端，記作端口CL-out，接功率輸出模塊(3)的端口PWR-in4；

所述的功率輸出模塊(3)的結構為：繼電器EK1的開關的一端作為功率輸出模塊(3)的第一個輸入端，記為端口PWR-in1，另一端接場效應管Q1的漏極，并作為功率輸出模塊(3)的第一個輸出端，記為端口PWR-out1，繼電器EK1的線圈的一端接電源Vdd，另一端作為功率輸出模塊(3)的第二個輸入端，記為端口PWR-in2，場效應管Q1的柵極與運放U1A的輸出端相連，源極作為功率輸出模塊(3)的第二個輸出端，記為端口PWR-out2，電阻R1的一端接運放U1A的同相輸入端，并作為功率輸出模塊(3)的第三個輸入端，記為端口PWR-in3，電阻R1的另一端作為功率輸出模塊(3)的第四個輸入端，記為端口PWR-in4，運放U1A的反相輸入端與電容C1的一端和電阻R2的一端相連，電容C1的另一端與運放U1A的輸出端相連，電阻R2的另一端與滑動變阻器W1的一端、滑動變阻器W1的滑線端及運放U1B的輸出端相連，滑動變阻器W1的另一端與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與運放U1B的反相輸入端和電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端接地，運放U1B的同相輸入端與電阻Rs的一端相連，并作為功率輸出模塊(3)的第三個輸出端，記作端口PWR-out3，電阻Rs的另一端接地；

所述的負載判斷模塊(4)的結構為：運放U2A的同相輸入端作為負載判斷模塊(4)的第一個輸入端，記作端口Vjdg-in1，與功率輸出模塊(3)的端口PWR-out1相連，運放U2A的反相輸入端與運放U2A的輸出端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R6的一端和運放U3A的同相輸入端相連，電阻R6的另一端接地，運放U3A的輸出端與電阻R8的一端和電阻R9的一端相連，電阻R8的另一端與運放U3A的反相輸入端和電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與運放U2B的反相輸入端和運放U2B的輸出端相連，運放U2B的同相輸入端作為負載判斷模塊(4)的第二個輸入端，記作端口Vjdg-in2，與功率輸出模塊(3)的端口PWR-out2相連，電阻R9的另一端與電阻R10的一端和運放U3B的同相輸入端相連，電阻R10的另一端接電源Vcc/2，運放U3B的輸出端與電阻R12的一端相連，并作為負載判斷模塊(4)的輸出端，記作端口Vjdg-out，與延時補償模塊(5)的輸入端相連，電阻R12的另一端與運放U3B的反相輸入端和R11的一端相連，電阻R11的另一端與運放U4B的輸出端和運放U4B的反相輸入端相連，運放U4B的同相輸入端與滑動變阻器W2的滑線端相連，滑動變阻器W2的一端接地，另一端作為負載判斷模塊(4)的第三個輸入端，記作端口Vjdg-in3，與參考電壓模塊(12)的輸出端相連；

所述的參考電壓模塊(12)的結構為：電阻R57的一端接電源Vcc，另一端與穩壓二極管D7的負極和滑動變阻器W7的一端相連，穩壓二極管D7的正極和滑動變阻器W7的另一端接地，滑動變阻器W7的滑線端與運放U7B的同相輸入端相連，運放U7B的反相輸入端與運放U7B的輸出端相連，并作為參考電壓模塊(12)的輸出端，記作端口Vref-out，與負載判斷模塊(4)的端口Vjdg-in3相連；

所述的延時補償模塊(5)的結構為：電阻R13的一端與電阻R18的一端相連，并作為延時補償模塊(5)的輸入端，記作端口Vdly-in，與負載判斷模塊(4)的端口Vjdg-out相連，電阻R13的另一端與運放U4A的反相輸入端和電阻R15的一端相連，運放U4A的同相輸入端與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端接電源Vcc/2，電阻R15的另一端與運放U4A的輸出端和電阻R16的一端相連，電阻R16的另一端與電阻R17的一端、電阻R21的一端和運放U5A的反相輸入端相連，電阻R17的另一端與運放U5A的輸出端相連，并作為延時補償模塊(5)的輸出端，記作端口Vdly-out，與電壓跟蹤模塊(6)的第二個輸入端相連，運放U5A的同相輸入端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端與電源Vcc/2相連，電阻R21的另一端與電阻R20的一端、電容C2的一端和運放U5B的輸出端相連，電阻R20的另一端與電容C2的另一端、運放U5B的反相輸入端及電阻R18的另一端相連，電阻R19的一端接運放U5B的同相輸入端，另一端接Vcc/2；

所述的電壓跟蹤模塊(6)的結構為，電阻R23的一端接電源Vcc/2，另一端與運放U6A的反相 輸入端相連，運放U6A的同相輸入端與電阻R24的一端、電阻R25的一端相連，電阻R24的另一端與運放U6A的輸出端相連，電阻R25的另一端與運放U6B的輸出端相連，電阻R26的一端與運放U6A的輸出端相連，另一端與運放U6B的反相 輸入端相連；電阻R27的一端與運放U6B的同相 輸入端相連，另一端接電源Vcc/2；電容C3的一端及電阻R28的一端與運放U6B的反相 輸入端相連，另一端與運放U6B的輸出端相連，運放U6B的輸出端與電阻R29的一端相連，電阻R29的另一端與運放U7A的同相輸入端相連，并作為電壓跟蹤模塊(6)的第一個輸入端，記為端口Vflw-in1，與斷電保護模塊(8)的第二個輸出端相連；電阻R30的一端與運放U7A的同相 輸入端相連，另一端作為電壓跟蹤模塊(6)的第二個輸入端，記為端口Vflw-in2，與延時補償模塊(5)的端口Vdly-out相連；電阻R31的一端與運放U7A的反相 輸入端相連，另一端接電源Vcc/2；運放U7A的輸出端與場效應管Q2的柵極相連，場效應管Q2的漏極接電源Vcc，源極接電感L1的一端和二極管D1的負極，二極管D1的正極接地，電感L1的另一端與電解電容C4的正極、電解電容C5的正極、電容C6的一端、電容C7的一端均相連，并作為電壓跟蹤模塊(6)的輸出端，記為端口Vflw-out，與功率輸出模塊(3)的端口PWR-in1相連；電解電容C4的負極、電解電容C5的負極、電容C6的另一端以及電容C7的另一端均接地；

所述的過流判斷模塊(7)的結構為，運放U9A的同相 輸入端作為過流判斷模塊(7)的輸入端，記為端口OC-in，與功率輸出模塊(3)的端口PWR-out3相連；電阻R35的一端與運放U9A的反相 輸入端相連，另一端接地；電阻R36的一端與運放U9A的反相 輸入端相連，另一端與滑動變阻器W3的一端相連；滑動變阻器W3的另一端和滑線端與運放U9A的輸出端及運放U9B的同相 輸入端相連；滑動變阻器W4的一端接電源Vdd，另一端接地，滑線端與運放U9B的反相 輸入端相連；運放U9B的輸出端作為過流判斷模塊(7)的輸出端，記為端口OC-out，與斷電保護模塊的一個輸入端相連；

所述的斷電保護模塊(8)的結構為，與非門U8A的兩個輸入端分別作為斷電保護模塊(8)的兩個輸入端，記為端口BRK-in1和端口BRK-in2，并分別與過流判斷模塊(7)的輸出端、超溫判斷模塊(9)的輸出端相連，與非門U8A的輸出端接與非門U8B的一個輸入端，與非門U8B的另一個輸入端接與非門U8C的輸出端，與非門U8B的輸出端接與非門U8C的一個輸入端和場效應管Q3的柵極，與非門U8C的另一個輸入端接電容C8的一端和電阻R33的一端，電阻R33的另一端接開關K1的一端和電阻R32的一端，電阻R32的另一端接電源Vdd，開關K1的另一端和電容C8的另一端均接地；場效應管Q3的源極接地，電阻R34的一端作為斷電保護模塊(8)的第一個輸出端，記為端口BRK-out1，并與功率輸出模塊(3)的端口PWR-in2相連，電阻R34的另一端接場效應管Q3的漏極，并作為斷電保護模塊(8)的第二個輸出端，記為端口BRK-out2，端口BRK-out2同時與功率輸出模塊(3)的端口PWR-in3和電壓跟蹤模塊(6)的端口Vflw-in1相連；

所述的超溫判斷模塊(9)的結構為，穩壓二極管D2的負極接電源Vdd，正極接運放U10B的同相輸入端，運放U10B的反相輸入端與電容C9的一端、電阻R38的一端及二極管Q4的射極相連，電阻R38的另一端接電源Vdd，電容C9的另一端接運放U10B的輸出端和電阻R39的一端，電阻R39的另一端接三極管Q4的基極，三極管Q4的集電極與運放U10A的反相輸入端相連，并作為超溫判斷模塊(9) 的一個輸入端，記為端口NTC1，電阻R37的一端與運放U10B的同相輸入端相連，另一端作為超溫判斷模塊(9)的另一個輸入端，記為端口NTC2，端口NTC1、端口NTC2分別與前面板(1)中的9針D形接口101的3腳、8腳相連；滑動變阻器W5的一端與電源Vdd相連，另一端接地，滑線端與運放U10A的同相 輸入端相連；運放U10A的輸出端作為超溫判斷模塊(9)的輸出端，記為OT-out，與斷電保護模塊(8)的另一個輸入端相連；

所述的顯示驅動模塊(10)的結構為，電阻R44的一端接地，另一端接電阻R45的一端和運放U12A的反相輸入端，電阻R45的另一端接滑動變阻器W6的一個固定端，運放U12A的同相輸入端作為顯示驅動模塊(10)的輸入端，記為端口DIS-in，與功率輸出模塊(3)的端口PWR-out3相連，用來采樣功率輸出模塊(3)輸出的電流值，運放U12A的輸出端接滑動變阻器W6的滑線端，并作為顯示驅動模塊(10)的輸出端，記為DIS-out，與前面板(1)中的9針D形接口(101)的4腳相連。

2.根據權利要求1所述的一種便攜式阻抗自適應激光二極管驅動模塊，其特征在于，所述的延時補償模塊(5)的電路參數如下：電阻R13、R14為4K，R15為40K，R16、R21為20K，R17、R20為10K，R18、R19為1K，R22為5.1K，電容C2為5PF。