[發(fā)明專利]一種數(shù)字式阻抗自適應激光二極管驅動器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811598300.9
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109659811B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 霍佳雨;袁浩鈞;莫思銘;李凡;黎鈞中;唐偉;高博
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S3/0941
• 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

1.一種數(shù)字式阻抗自適應激光二極管驅動器，結構有單片機(1)、數(shù)模轉換模塊(2)、功率輸出模塊(3)、模數(shù)轉換模塊(12)、顯示模塊(10)、輸入模塊(11)、軟啟動模塊(13)和電源管理模塊(15)；其特征在于，結構還有負載判斷模塊(4)、參考電壓模塊(14)、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，單片機(1)分別與顯示模塊(10)、輸入模塊(11)、模數(shù)轉換模塊(12)、數(shù)模轉換模塊(2)相連，數(shù)模轉換模塊(2)與功率輸出模塊(3)相連，軟啟動模塊(13)與功率輸出模塊(3)相連，功率輸出模塊(3)分別與模數(shù)轉換模塊(12)、負載判斷模塊(4)、過流判斷模塊(7)相連，參考電壓模塊(14)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；電源管理模塊(15)是能將市電交流電轉換成直流電壓的電路，為各模塊提供Vcc、Vcc/2、Vdd三種直流電壓；

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，與數(shù)模轉換模塊(2)的輸出端相連；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(14)的輸出端相連；

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的反向輸入端相連，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的反向輸入端相連；電阻R27的一端與運放U6B的同向輸入端相連，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的反向輸入端相連，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的同向輸入端相連，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的反向輸入端相連，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的同向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的反向輸入端相連，另一端接地；電阻R36的一端與運放U9A的反向輸入端相連，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的同向輸入端相連；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的反向輸入端相連；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(wěn)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OT-in1，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OT-in2，端口OT-in1、端口OT-in2分別與前面板(16)中的熱敏電阻輸入端口(1611)的兩個端子相連；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的同向輸入端相連；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；

所述的參考電壓模塊(14)的結構為：電阻R51的一端接電源Vcc，另一端與穩(wěn)壓二極管D6的負極和滑動變阻器W6的一端相連，穩(wěn)壓二極管D6的正極和滑動變阻器W6的另一端接地，滑動變阻器W6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(14)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；

所述的前面板(16)的結構包括：液晶顯示屏(1601)、電源開關(1602)、顯示選擇按鈕(1603)、限制電流指示燈(1604)、輸出電流指示燈(1605)、啟動按鈕(1606)、復位按鈕(1607)、參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕(1608)、電流輸出指示燈(1609)、電流輸出端口(1610)和熱敏電阻輸入端口(1611)。