專利名稱:用于控制二極管的裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于控制二極管的裝置和系統(tǒng)。提供一種二極管控制裝置，包括：施加第一電源電壓的第一端子；施加第二電源電壓的第二端子；在第三端子上施加電壓的電路，所述電路將連接到所述二極管的陽極，所述第三端子連接到所述電路的第一輸入端子；所述電路的第二輸入端子；以及電阻器，被耦合在所述第二端子和第四端子之間，所述電阻器將連接到所述二極管的陰極，所述第四端子耦合到所述電路的第三輸入端子。根據(jù)本申請的方案，可以改善用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置的電功耗。
【專利說明】
用于控制二極管的裝置和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開內(nèi)容總地涉及電子電路，并且更具體地涉及用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置。【背景技術(shù)】
[0002]用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置一般包括電流源，該電流源根據(jù)所需的光強(qiáng)度來強(qiáng)加流過二極管的電流的強(qiáng)度。
[0003]特定系統(tǒng)還包括對跨二極管所施加的電壓的調(diào)節(jié)，以使跨電流源的電壓降最小化。然而，存在由于與二極管串聯(lián)的電流源所造成的顯著能量損耗。
[0004]因而需要改善二極管控制裝置的能量性能。【實用新型內(nèi)容】
[0005]因而，實施例的目的在于提供改善用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置的電功耗。
[0006]更具體地，一個實施例提供一種二極管控制裝置，包括:
[0007]施加第一電源電壓的第一端子；
[0008]施加第二電源電壓的第二端子；
[0009]在第三端子上施加電壓的電路，所述電路將連接到所述二極管的陽極，所述第三端子連接到所述電路的第一輸入端子；
[0010]所述電路的第二輸入端子；以及
[0011]電阻器，被耦合在所述第二端子和第四端子之間，所述電阻器將連接到所述二極管的陰極，所述第四端子耦合到所述電路的第三輸入端子。
[0012]根據(jù)一個實施例，由所述電路在所述第三端子上提供的電壓取決于所述電路的第一輸入端子、第二輸入端子和第三輸入端子上存在的信號。
[0013]根據(jù)一個實施例，所述電路包括:
[0014]用于產(chǎn)生所述第三端子上的所述電壓的電路，包括將接收信號的第一輸入端子和連接到所述電路的所述第一輸入端子的第二輸入端子；
[0015]比較器，具有連接到所述第三輸入端子的第一輸入且具有連接到所述第二輸入端子的第二輸入;以及
[0016]加法器，具有連接到所述比較器的輸出的第一輸入且具有連接到施加電壓的端子的第二輸入，所述加法器的輸出連接到用于產(chǎn)生所述電壓的所述電路的所述第一輸入端子。
[0017]根據(jù)一個實施例:
[0018]如果施加到比較器的第二輸入的第一電壓具有小于或等于零的值，則電壓產(chǎn)生電路在二極管的陽極上施加第二電壓，所述第二電壓具有等于施加到所述加法器的所述第二輸入端子的電壓的值；
[0019]如果所述第一電壓具有正值，則所述電壓產(chǎn)生電路在二極管的陽極上施加具有等于所述比較器的輸出電壓的值和所述第二電壓的值之和的值的電壓。
[0020]根據(jù)一個實施例，施加在比較器的第二輸入端子上的電壓具有比二極管的導(dǎo)通閾值小的正值。
[0021]實施例提供一種系統(tǒng)，包括:
[0022]二極管控制裝置；以及
[0023]二極管。
[0024]根據(jù)一個實施例，所述二極管為激光二極管。
[0025]根據(jù)一個實施例，所述二極管為發(fā)光二極管。
[0026]根據(jù)本申請的方案，可以改善用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置的電功耗。
[0027]在以下結(jié)合附圖對具體實施例的非限制性描述中將詳細(xì)地討論前述以及其它特征和優(yōu)勢。
【附圖說明】

[0028]圖1示出了用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的通常裝置的一個示例；
[0029]圖2示出了用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的通常裝置的另一個示例；
[0030]圖3示出了用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置的另一實施例；
[0031]圖4示出了圖3的控制裝置的電路的實施例；以及
[0032]圖5圖示了用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的方法的另一實施例。
【具體實施方式】
[0033]在不同附圖中，相同的元件用相同的參考標(biāo)號來標(biāo)示。為清楚起見，僅示出和詳細(xì)說明了那些有助于理解所述實施例的元件。具體地，升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能未詳細(xì)說明，所述實施例與通常的轉(zhuǎn)換器可兼容。
[0034]除非另外指出，否則表述“大致”、“基本上”和“在量級上”是指在10%以內(nèi)，優(yōu)選地在5%以內(nèi)。
[0035]圖1示出了用于控制二極管的光強(qiáng)度的裝置的通常示例。該裝置包括降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器(降壓-升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器)101、二極管102、匪OS晶體管103和電阻器104，它們串聯(lián)在施加電源電壓VCC的第一端子106與地連接端子108之間。晶體管103的柵極耦合到操作為比較器的差分放大器105的輸出，該比較器的反向輸入耦合到晶體管103的源極和電阻器104的未接地的端子。比較器105的非反向輸入連接到施加控制電壓VC0M’的端子107。
[0036]晶體管103通過在其柵極上施加比較器105的輸出電壓而操作為壓控電流源。流過晶體管的電流由于電阻器104而轉(zhuǎn)換成處于其源極電平處的電壓。該電壓然后與控制電壓VC0M’比較。比較器105的輸出電壓根據(jù)比較結(jié)果而調(diào)整。
[0037]此外，為了保持二極管102導(dǎo)通，轉(zhuǎn)換器101在二極管102的陽極上強(qiáng)加電壓，使得跨二極管的電壓大于二極管的導(dǎo)通閾值。轉(zhuǎn)換器101的功能在于獨(dú)立于電源電壓的可能的波動來維持該電壓。
[0038]該裝置的缺陷是電功耗。
[0039]第一個原因是，使得由轉(zhuǎn)換器101施加在二極管102的陽極上的目標(biāo)電壓與電流調(diào)節(jié)不相關(guān)。由轉(zhuǎn)換器101調(diào)節(jié)的該目標(biāo)電壓根據(jù)所使用的二極管的類型來限定。然而，必需提供冗余來確?？缍O管102施加的電壓足以保持二極管102導(dǎo)通，而與制造容限和裝置的操作條件例如溫度變化無關(guān)。該冗余導(dǎo)致在DC/DC轉(zhuǎn)換器101的級別上的附加功耗。
[0040]電功耗的第二個原因是，存在與二極管102串聯(lián)的電流源(晶體管103)。
[0041]圖2示出了用于控制二極管的光強(qiáng)度的通常裝置的另一個示例。
[0042]與圖1的裝置相比，圖2的裝置包括用于控制二極管中的電流的電路(電流驅(qū)動器)，其替換圖1的由差分放大器105、晶體管103和電阻器104形成的組件。控制電路203—方面耦合在二極管102的陰極與地施加端子108之間，另一方面連接到降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器 101?？刂齐娐?03還包括施加控制電壓VC0M’的端子207。[〇〇43]電路203根據(jù)控制電壓VC0M ’經(jīng)由內(nèi)部電流源20 3 ’在二極管10 2中強(qiáng)加電流。與圖1 的裝置的區(qū)別在于，存在于轉(zhuǎn)換器101與電路203之間的反饋回路使得能夠確?？缍O管 102施加最小電壓來使二極管102導(dǎo)通，而與制造容限和操作條件無關(guān)。這樣的裝置因而使得能夠去掉在圖1的裝置情況中提供的必要冗余。這帶來對于由轉(zhuǎn)換器101導(dǎo)致的電功耗的改善。然而，在控制電路203中存在的與二極管102串聯(lián)的電流源203’成為能量損耗的顯著來源。根據(jù)下述的實施例，提供去掉與二極管串聯(lián)的電流源。[〇〇44]圖3示出了用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置的另一實施例。 [〇〇45]該裝置包括二極管102和電阻器104,它們串聯(lián)在電壓VAN0DE施加電路301在二極管的陽極上的輸出端子306與地連接端子108之間。電路301還包括耦合到二極管102的陰極的輸入端子310、耦合到二極管102的陽極的輸入端子308、向其施加有控制電壓VC0M的輸入端子307以及施加電源電壓VCC的端子106。電路301本身包括未在這里詳細(xì)說明的DC/DC轉(zhuǎn)換器。[〇〇46]電路301根據(jù)設(shè)置點(diǎn)VC0M在二極管102的陽極上強(qiáng)加電壓VAN0DE來控制流過二極管102的電流。該施加在二極管的陽極上的電壓由兩個反饋回路來調(diào)節(jié)。
[0047]當(dāng)設(shè)置點(diǎn)VC0M具有小于或等于零的值時，在將二極管102的陽極耦合到電路301的端子308的第一回路中，電路301跨二極管提供小于或等于二極管的導(dǎo)通閾值的正電壓 VPRESET〇[〇〇48]當(dāng)設(shè)置點(diǎn)VC0M具有正值時，在將二極管102的陰極耦合到電路301的端子310的第二回路中，電路301將跨電阻器104所施加的電壓與控制設(shè)置點(diǎn)相比較并因此將施加在二極管的陽極上的電壓調(diào)整為大于電壓VPRESET的值。在由輸入端子310采樣的電流的誤差內(nèi)， 跨電阻器104所施加的電壓的值由電阻器104的值R與流過二極管的電流I的值的乘積來得至IJ。根據(jù)連接到端子310的輸入級的性質(zhì)，該誤差可以為零。該第二回路因而根據(jù)電壓VC0M 控制流過二極管102的電流。
[0049]因而形成了不使用與二極管串聯(lián)的電流源的、用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的裝置，其使得能夠在功耗上獲益。
[0050]圖4示出了圖3的施加電壓VAN0DE的電路301的實施例。[〇〇51]電路301包括用于在二極管102的陽極上生成電壓VAN0DE的電路421(降壓-升壓 DC-DC轉(zhuǎn)換器)，該電路421包括接收信號VCTRL的輸入端子401和將連接到二極管的陽極的另一輸入端子(與端子308相當(dāng))。電路301還包括比較器422，比較器422在將連接到二極管102的陰極的端子310(與端子311相當(dāng))與電路421的輸入端子401之間。比較器422的輸入端子405連接到在二極管的陰極上施加電壓VSENSE的端子310。比較器的另一輸入端子404連接到施加控制電壓VCOM的端子307。電路301還包括加法器423，該加法器423具有連接到比較器422的輸出的輸入端子403(電壓VERR0R)并且具有連接到施加第二控制電壓VPRESET的端子的另一輸入端子402。加法器423的輸出連接到電路421的輸入端子401。此外，如在圖3的情況中那樣，包括在電路421中的DC/DC轉(zhuǎn)換器的形成沒有詳細(xì)說明。
[0052]圖5示出描述圖4的裝置的操作的方法的不同步驟。
[0053]在第一步驟SI處，將施加到加法器423的輸入端子402的電壓VPRESET初始化為小于或等于二極管102的導(dǎo)通閾值(VTHERSH0LD)的正值。在第二步驟S2處，估計施加到與比較器422的輸入端子404相當(dāng)?shù)亩俗?07的電壓VC0M。如果其值小于或等于零(塊S2的輸出Y)，貝丨J比較器422的電壓VERROR在第三步驟S3處取值為零。如果否(塊S2的輸出N)，則比較器422的輸出電壓VERROR在第四步驟S4處取值為比較器422的電壓增益值與電壓VCOM和電壓VSENSE之間差值的乘積。在包括正電源端子VCC和接地端子的一個實施例中，電壓VERROR將為正。在第五步驟S5處，加法器423的輸出電壓VCTRL取值為電壓VPRESET和VERROR之和。在第六步驟S6處，電路421根據(jù)電壓VCTRL的值而在二極管的陽極上施加電壓VAN0DE。該功能是與電路421的輸出端子306和輸入端子VCTRL之間的增益Gv的乘積。因而，VANODE = GvXVCTRL。根據(jù)應(yīng)用的需要，增益Gv大于或等于I。在第七步驟S7處，這導(dǎo)致在二極管的陽極上的電壓VANODE的施加(VAN0DE在二極管的陽極上的施加)，并且在第八步驟S8處，在電壓VANODE在二極管的陰極上的施加(RX I在二極管的陰極上的施加)中，使得值等于電阻器104的值R與流過二極管的電流I的乘積。然后返回到第二步驟S2，用于處理新電壓值VC0M。
[0054]因而形成了沒有使用與二極管串聯(lián)的電流源的、用于控制激光二極管或發(fā)光二極管的光強(qiáng)度的方法和裝置，這使得能夠在功耗上獲益。應(yīng)注意，圖5的方法也適用于圖3所述的裝置的操作。
[0055]已經(jīng)描述了具體實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到各種更改、修改和改進(jìn)。具體地，電壓VPRESET的值例如將根據(jù)對二極管的激活或去激活的約束或者任何其它與系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的約束來確定。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)例如二極管的類型、電源類型或與目標(biāo)應(yīng)用的需要相關(guān)聯(lián)的任何其它約束來選擇DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)通過參照正電源電壓和接地描述了實施例。它們?nèi)菀椎剞D(zhuǎn)變成電源電壓對的其它選擇，包括負(fù)的電源電壓。
[0056]這種更改、修改和改進(jìn)將成為本公開內(nèi)容的一部分，并且將在本實用新型的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述只是通過示例的方式，而并不旨在進(jìn)行限制。本實用新型僅受下列權(quán)利要求及其等同方案的限定。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制二極管(102)的裝置，其特征在于，包括: 施加第一電源電壓的第一端子(106); 施加第二電源電壓的第二端子(108); 在第三端子(306)上施加電壓的電路(301)，所述電路被配置成連接到所述二極管的陽極(304)，所述第三端子連接到所述電路的第一輸入端子(308); 所述電路的第二輸入端子(307);以及 電阻器(104)，被耦合在所述第二端子(108)和第四端子(311)之間，所述電阻器被配置成連接到所述二極管的陰極(309)，所述第四端子耦合到所述電路(301)的第三輸入端子(310)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，由所述電路(301)在所述第三端子(306)上提供的所述電壓取決于在所述電路的所述第一輸入端子(308)、所述第二輸入端子(307)和所述第三輸入端子(310)上存在的信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電路(301)包括: 用于在所述第三端子(306)上產(chǎn)生所述電壓的電路(421)，包括被配置成接收信號(VCTRL)的第一輸入端子(401)和連接到所述電路(301)的所述第一輸入端子(308)的第二輸入端子； 比較器(422)，具有連接到所述第三輸入端子(310)的第一輸入(405)且具有連接到所述第二輸入端子(307)的第二輸入(404);以及 加法器(423)，具有連接到所述比較器(422)的輸出的第一輸入(403)且具有連接到施加電壓(VPRESET)的端子的第二輸入(402)，所述加法器的輸出連接到用于產(chǎn)生所述電壓的所述電路(421)的所述第一輸入端子(401)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于: 如果施加到所述比較器(422)的所述第二輸入(404)上的第一電壓(VCOM)具有小于或等于零的值，則所述電壓產(chǎn)生電路(421)在所述二極管的陽極上施加第二電壓，所述第二電壓具有等于施加到所述加法器的所述第二輸入端子(402)上的所述電壓(VPRESET)的值； 如果所述第一電壓具有正值，則所述電壓產(chǎn)生電路(421)在所述二極管的陽極上施加具有等于所述比較器的輸出電壓(VERROR)的值和所述第二電壓(VPRESET)的值之和的值的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，施加在所述比較器的所述第二輸入端子(402)上的電壓(VPRESET)具有比所述二極管(102)的導(dǎo)通閾值小的正值。6.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1所述的裝置；以及 二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述二極管為激光二極管。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述二極管為發(fā)光二極管。
【文檔編號】H05B33/08GK205726532SQ201620331173
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】P·亞諾
【申請人】意法半導(dǎo)體 (Alps) 有限公司