[發明專利]一種多階梯激光器恒流驅動電路的控制方法

有效

• 申請號: 202110417427.1
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113113841B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 胡肖松;駢冰;戢冰;張武杰
• 申請（專利權）人: 中科慧遠視覺技術（北京）有限公司;中科慧遠視覺技術（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種多階梯激光器恒流驅動電路的控制方法，根據輸出電流的階梯數目N，確定電壓設置電路(2)和模擬開關電路(3)的使用的通道數目N+1；控制電路(1)先設置管腳“PM…P0”控制模擬開關選擇S1，模擬開關電路輸出電壓為VO1，對應的輸出電流為I0；延時T1?PW1后，控制電路(1)設置管腳“PM…P0”控制模擬開關選擇S2輸出電壓VO2，并延時PW1，對應的輸出電流為第1個周期的階梯電流I1。本發明方法通過控制電路控制模擬開關芯片的信號的脈寬和周期，實現輸出PWM信號脈寬和頻率任意設置，電壓幅值的設置與PWM信號設置獨立，故而可以實現多階梯值、高速PWM調制。

技術領域

本發明涉及激光器電路技術領域，特別涉及一種基于模擬開關的多階梯激光器恒流驅動電路的控制方法。

背景技術

半導體激光器（LD激光器，也稱為激光二極管），因其譜線集中，具有高相干性，高效率、價格便宜，目前已廣泛應用于工業生產、無線通信、軍事醫療、人工智能等領域中。半導體激光器是實際應用中非常重要的一類激光器，利用LD激光器作為泵浦光源，應用在固體激光器中，這種激光器被稱為半導體泵浦固體激光器（Diode Pumped Solid-StateLaser，DPSSL）。

大功率半導體泵浦固體激光器的工作方式有兩種：一種是連續工作方式，要求半導體激光器驅動信號為恒定電流；一種是脈沖工作方式，又稱為準連續工作方式，要求半導體激光驅動信號為脈沖電流。目前適合激光二極管脈沖工作模式的方式有以下幾種。

一是通過E型脈沖形成網絡使用多個LC網絡放電來形成脈沖電流，該方法能夠將電容存儲的能量全部釋放出來形成脈沖電流，但是該方法脈沖形成網絡的額定電壓使負載電壓的兩倍，形成網絡本身阻抗需要與激光器匹配，造成電源裝置質量和體積較大，脈沖上升和下降沿緩慢，不適合高速脈沖場合。

二是采用并聯的PFN網絡，即利用許多較小的LC網絡通過并聯代替原來比較大的E型脈沖形成網絡，通過控制單獨的網絡將電流傳輸到激光二極管上。但是儲能元件要求能夠快速充電，而且輸出電流紋波較大，需要開關數量多，控制困難。

三是采用BUCK/BOOST型電流源，此方法效率較高，但是存在開關損耗大、電流脈沖紋波大，容易產生EMI干擾問題。

四是采用電容儲能的線性電流控制方法，該方法通過控制工作在線性區的功率器件向激光器注入電流，該方法因為開關管工作在線性區，便于平滑調節脈沖電流，產生的電流紋波小等特點，缺點工作在線性區的功率管功率損耗較大，在使用時需要選擇合適的供電電源，并且要做好散熱。

現有技術中，專利文獻CN20948793U《一種激光驅動的調制電路與系統》采用多路激光器通過移相的方法同時出光，提高了輸出的功率，其輸出電流的改變是通過多路并聯，很難實現輸出電流的PWM精確控制和輸出電流的連續變化；專利文獻CN207518569U《一種脈沖電源恒流控制裝置》，采用MOS管作為PWM控制開關，實現了恒定電流和PWM脈沖恒流功能，但并未解決輸出電流的階梯調節功能，而且PWM調制的速率以及系統帶寬也受到了兩級運放的反饋網絡的限制。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明公開了一種多階梯激光器恒流驅動電路。本發明基于模擬開關的多階梯激光器恒流驅動電路，通過控制電路控制模擬開關芯片的信號的脈寬和周期，實現輸出PWM信號脈寬和頻率任意設置；并通過電壓設置電路設置多種電壓幅值提供給模擬開關，電壓幅值的設置與PWM信號設置獨立，故而可以實現多階梯值、高速PWM調制。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種多階梯激光器恒流驅動電路，所述電路基于模擬開關，包括控制電路1、電壓設置電路2、模擬開關電路3、恒流電路4、激光器5、供電電源6；

所述控制電路1控制模擬開關電路3用于進行周期和脈寬設置；

所述電壓設置電路2用于輸出電壓信號給所述模擬開關電路3；