專(zhuān)利名稱(chēng)：大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路控制裝置，特別涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)激光二極管的電流控制要求越來(lái)越高，不僅要求激光二極管的電流精確穩(wěn)定，而且要求激光二極管使用壽命長(zhǎng)，并且要求保護(hù)激光二極管不被電路中的尖峰信號(hào)損壞。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)存在的各式各樣的電流控制裝置雖然基本上能滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需要，但是，由于普遍存在線性化控制不好，不易實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的恒穩(wěn)控制，使激光器的輸出功充不穩(wěn)定。同時(shí)使用的激光器控制電路中缺少對(duì)二極管的保護(hù)功能，從而縮短了激光器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型利的目的是提供一種更穩(wěn)定更方便，更安全的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，它是利用對(duì)激光器開(kāi)關(guān)電源的電壓控制，實(shí)現(xiàn)線性化輸出的精確電流控制，同時(shí)增加延時(shí)保護(hù)電路完成這一方案的。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置由開(kāi)關(guān)電源，激光二極管和電流控制電路等構(gòu)成。其特征是，電流控制電路由采樣電路、積分比較電路、電流設(shè)定電路、延時(shí)電路、出光開(kāi)關(guān)控制電路和供電穩(wěn)壓電路組成；開(kāi)關(guān)電源的輸出端分別與激光二極管和采樣電路輸入端連接，激光二極管輸出的電信號(hào)經(jīng)采樣電路采樣，輸入到積分比較電路，積分比較電路將設(shè)定的電信號(hào)與電流采樣電信號(hào)積分比較，產(chǎn)生一個(gè)控制電信號(hào)輸入到開(kāi)關(guān)電源，為了保證二極管電流控制的精確穩(wěn)定，設(shè)置了供電穩(wěn)壓電路，該電路分別與電流設(shè)定電路，延時(shí)電路和積分比較電路相連，各電路之間均用符合電流要求的導(dǎo)線連接。
本實(shí)用新型所涉及的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，其特征是積分比較電路是一個(gè)運(yùn)算放大器組成的積分比較器。
本實(shí)用新型所稱(chēng)的精確電流控制裝置，其工作原理如下當(dāng)接通外部電源，電路中即產(chǎn)生一個(gè)尖峰信號(hào)，若該信號(hào)輸入到激光二極管上，會(huì)損壞激光二極管或使其使用壽命縮短，由于裝置中設(shè)置了延時(shí)電路，當(dāng)設(shè)定電流為I0時(shí)，電流設(shè)定電路產(chǎn)生一個(gè)設(shè)定電壓信號(hào)V1輸入到延時(shí)電路，延時(shí)電路使得設(shè)定電壓信號(hào)在接通電源后的七秒內(nèi)接地，在七秒后斷開(kāi)與地的連接，使得設(shè)定電壓信號(hào)恢復(fù)為V1，該延時(shí)電壓信號(hào)的持續(xù)時(shí)間七秒由延時(shí)電路選用的參數(shù)決定。由于在電源剛接通的七秒內(nèi)，設(shè)定電壓信號(hào)V1被強(qiáng)行接地，使得激光二極管上的電流為零，保護(hù)了激光二極管。當(dāng)延時(shí)七秒鐘后，延時(shí)電路不起作用，此時(shí)電流設(shè)定電路產(chǎn)生的電壓V1經(jīng)延時(shí)電路后依然是V1，輸入到積分比較電路。激光二極管上的實(shí)際電流信號(hào)I經(jīng)采樣電路采樣，變?yōu)殡妷盒盘?hào)VS并輸入到積分比較電路。剛啟動(dòng)時(shí)由于此時(shí)激光二極管上的電流為零，VS也為零，積分比較電路將設(shè)定電壓信號(hào)V1與電流采樣信號(hào)VS積分比較，產(chǎn)生一個(gè)控制電壓信號(hào)Vt，輸入到開(kāi)關(guān)電源，控制開(kāi)關(guān)電源輸出電壓V1d，V1d輸入到激光二極管，使激光二極管上產(chǎn)生電流I，電流信號(hào)I經(jīng)采樣電路采樣，變?yōu)殡妷盒盘?hào)VS輸入到積分比較電路，與設(shè)定電壓V1相比較。該裝置組成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)反饋，不斷達(dá)到平衡，使VS＝V1，此時(shí)電流I和設(shè)定電流I。相等。這樣一個(gè)設(shè)定電壓信號(hào)V1就相應(yīng)產(chǎn)生了一個(gè)電流信號(hào)VS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流的控制。同時(shí)，該裝置是閉環(huán)反饋系統(tǒng)，當(dāng)由于外部因素(如電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，開(kāi)關(guān)電源的紋波等)導(dǎo)致電流有變化趨勢(shì)時(shí)，由于積分比較作用，此趨勢(shì)將被遏制，所以此閉環(huán)反饋系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確穩(wěn)定控制，從而實(shí)現(xiàn)了該裝置對(duì)電流的精確穩(wěn)定控制。該裝置中，設(shè)置了供電穩(wěn)壓電路以供給精確電流控制一個(gè)精確穩(wěn)定的電壓V2，出光開(kāi)關(guān)電壓控制電路提供一個(gè)控制電壓信號(hào)V2到積分比較電路，可以控制設(shè)定電壓信號(hào)V1能否接通到積分比較電路，從而可以控制激光二極管激光輸出的通斷。積分比較電路將電流信號(hào)Vs與設(shè)定電壓信號(hào)V1進(jìn)行積分比較，它輸出的電壓信號(hào)Vt控制開(kāi)關(guān)電源，組成精確反饋電流控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型所稱(chēng)的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置具有運(yùn)行可靠穩(wěn)定、精度高、無(wú)環(huán)境污染、組裝模塊化的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光二極管電流的精確、穩(wěn)定控制，可廣泛地用于控制各種功率和輸出波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器之中，亦可以用于其它需要精密電流控制的儀器，儀表和裝備之中；還可以用于軍事，工業(yè)，民用，醫(yī)療和美容等領(lǐng)域。


圖1大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置方框圖；圖2大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置的電路工作原理示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1和附圖2，本實(shí)用新型所涉及的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置的具體實(shí)施方式
如下實(shí)施例1本實(shí)用新型所涉所裝置由開(kāi)關(guān)電源1，激光二極管8和電流控制電路構(gòu)成。電流控制電路由采樣電路2、積分比較電路3、電流設(shè)定電路4、延時(shí)電路，出光開(kāi)關(guān)控制電路6和供電穩(wěn)壓電路7組成。開(kāi)關(guān)電源1的輸出端分別與激光二極管8和采樣電路和2的輸出端連接，激光二極管8輸出的電信號(hào)經(jīng)采樣電路2的輸入端連接，輸入到積分比較電路3，出光開(kāi)關(guān)控制電路6的輸出端與積分比較電路3的另一輸入端相連，電流設(shè)定電路4產(chǎn)生的設(shè)定電信號(hào)經(jīng)延時(shí)電路5輸入到積分比較電路3，積分比較電路3將設(shè)定電信號(hào)與電流采樣電信號(hào)進(jìn)行積分比較，產(chǎn)生一個(gè)控制電信號(hào)輸入到開(kāi)關(guān)電源1，供電穩(wěn)壓電路7分別與電流設(shè)定電路4、延時(shí)電路5和積分比較電路3相連。各電路之間均用符合電流要求的導(dǎo)線連接。該裝置中開(kāi)關(guān)電源1選用VICOr公司FlatPacK兩通道電源，其一通道輸出為3.3v，40A，用于驅(qū)動(dòng)額定功率為40W的半導(dǎo)體激光器，電流設(shè)定電路4由電位器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，延時(shí)電路3采用555延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)。如附圖2所示，當(dāng)設(shè)定電壓為20A時(shí)，測(cè)得激光二極管的電流為20A，電流精確度近乎100％，連續(xù)工作8小時(shí)，電流的不穩(wěn)定性小于0.3％，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光二極管電流的精確，穩(wěn)定控制。
實(shí)施例2本實(shí)施例的具體技術(shù)方案與實(shí)施例1相同。但是選取的器件和電路不盡相同。開(kāi)關(guān)電源1選用隆盛電源，輸出通道為3.3v。電流設(shè)定電路4由單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)設(shè)定電壓為40A時(shí)，測(cè)得激光二極管的電流為40A，電流精確度近乎為100％，連續(xù)工作8小時(shí)，電流不穩(wěn)定性小于0.3％，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光二極管電流的精確、穩(wěn)定控制。
權(quán)利要求1.一種大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，由開(kāi)關(guān)電源(1)，激光二極管(8)、供電穩(wěn)壓電路(7)以及電流控制電路構(gòu)成，其特征是電流控制電路由采樣電路(2)、積分比較電路(3)、電流設(shè)定電路(4)、延時(shí)電路(5)，出光開(kāi)關(guān)控制電路(6)組成；開(kāi)關(guān)電源(1)的輸出端分別與激光二極管(8)和采樣電路(2)的輸入端連接，激光二極管(8)輸出的電信號(hào)經(jīng)采樣電路(2)采樣，輸入到積極分比較電路(3)，出光開(kāi)關(guān)控制電路(6)的輸出端與積分比較電路(3)的另一輸入端相連，電流設(shè)定電路(4)產(chǎn)生的設(shè)定電信號(hào)經(jīng)延時(shí)電路(5)輸入到積分比較電路(3)，積分比較電路(3)將設(shè)定電信號(hào)與電流采樣電信號(hào)進(jìn)行積分比較，產(chǎn)生一個(gè)控制電信號(hào)輸入到開(kāi)關(guān)電源(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，其特征是積分比較電路(3)是一個(gè)運(yùn)算放大器組成的積分比較器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，其特征是供電穩(wěn)壓電路(7)分別與電流設(shè)定電路(4)、延時(shí)電路(5)和積分比較電路(3)相連。
專(zhuān)利摘要一種大功率半導(dǎo)體激光器精確電流控制裝置，其電流控制電路由采樣電路2、積分比較電路3、電流設(shè)定電路4、延時(shí)電路5，出光開(kāi)關(guān)控制電路6和供電穩(wěn)壓電路7組成，開(kāi)關(guān)電源的輸出端分別與激光二極管8和采樣電路2的輸入端連接，激光二極管8輸出的電信號(hào)經(jīng)采樣電路2采樣，輸入到積分比較電路3，出光開(kāi)關(guān)控制電路6的輸出端與積分比較電路的另一輸入端相連，電流設(shè)定電路產(chǎn)生的設(shè)定電信號(hào)經(jīng)延時(shí)電路輸入到積分比較電路，供電穩(wěn)壓電路分別與電流設(shè)定電路、延時(shí)電路和積分比較電路相連。本實(shí)用新型具有運(yùn)行可靠穩(wěn)定、精度高、無(wú)環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光二極管電流的精確、穩(wěn)定控制，可廣泛用于控制各種功率和輸出波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器之中。
文檔編號(hào)G05F1/46GK2745097SQ20042007620
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者王 鋒, 孫艷香, 黃緒華, 李曦 申請(qǐng)人:武漢凌云光電科技有限責(zé)任公司