专利名称：自动功率控制电路与方法
技术领域：
本发明有关于激光功率控制(laser power control)，尤指一种自动功率控制(automatic power control，APC)电路与方法。
背景技术：
于一光学储存装置如传统的光驱(compact disc drive，CD drive)或数字多用途光驱(digital versatile disc drive，DVD drive)当中，一光学读取头(optical pickup，OPU)通常采用可供产生激光(laser)的一激光产生模块来实现。依据相关技术中的典型的实施方式，该激光产生模块包含一激光产生器，例如激光二极管(laser diode，LD)，其中该激光二极管具有一控制端子(terminal)，而该激光二极管的激光功率由输入进该控制端子的电流的大小来控制。于相关技术的典型的实施方式中，该激光功率由利用一反馈回路电路(feedback-loop circuitry)来维持实质上(substantially)为定值。
发明内容
本发明的目的之一在于提供用于激光功率控制(laser power control)的自动功率控制(automatic power control，APC)电路与方法。
本发明的一实施例中提供一种自动功率控制电路，其可应用于控制一激光(laser)产生模块。该激光产生模块包含一激光产生器，用来产生激光，以及一感光器(photosensor)，用来输出对应于该激光的功率的检测结果。该自动功率控制电路包含有一比较器，耦接至该感光器且由一第一电压位准(voltage level)所偏压(bias)，用来比较该检测结果与一参考信号，以产生一比较结果；一位准位移器(level shifter)，耦接至该比较器，用来位移(shift)该比较结果所控制的一中间(intermediate)电压位准，以产生一控制电压；以及一驱动器(driver)，耦接至该位准位移器与该激光产生器，用来依据该控制电压与一第二电压位准来驱动(drive)该激光产生器。
本发明于提供上述的自动功率控制电路的同时，也对应地提供一种自动功率控制方法。该自动功率控制方法可应用于控制一激光产生模块。该激光产生模块包含一激光产生器，用来产生激光，以及一感光器，用来输出对应于该激光的功率的检测结果。该自动功率控制方法包含有由利用(utilize)一第一电压位准作为一偏压电压(biasing voltage)，比较该检测结果与一参考信号以产生一比较结果；位移该比较结果所控制的一中间电压位准，以产生一控制电压；以及由利用一第二电压位准，依据该控制电压来驱动该激光产生器。
本发明于提供上述的自动功率控制电路的同时，也对应地提供一种用于激光功率控制的电路。该电路包含有一驱动器，耦接于一第一节点(node)N1与一第二节点N2之间，该驱动器由一第一电压位准所偏压，该驱动器依据该第一节点N1上的一电压来驱动一激光产生器；一比较器，其包含耦接至一第三节点N3的一第一输入、耦接至一第四节点N4的一第二输入、以及耦接至一第五节点N5的一输出，该比较器由一第二电压位准所偏压，该第二电压位准比该第一电压位准更低，该比较器透过该第三节点N3接收一激光功率信号并透过该第四节点N4接收一参考信号，该激光功率信号代表该激光产生器的激光功率，该比较器比较该激光功率信号与该参考信号以于该第五节点N5产生一比较结果；以及一位准位移器，耦接于该第一节点N1与该第五节点N5之间，该位准位移器于该第一节点N1与该第五节点N5之间提供一电压降(voltage drop)。
本发明具有下列好处。于自动功率控制电路运作时，电压位准可增加其线性范围。位准位移器提供于一低电压域(voltage domain)与一高电压域之间的连接。位准位移器使得于该低电压域中运作的电路以及于该高电压域中运作的电路被成功地连接且整体运作无碍。
图1为依据本发明一实施例所提供的一种自动功率控制(automaticpower control，APC)电路的示意图。
图2为依据本发明另一实施例所提供的一种自动功率控制电路的示意图。
主要组件符号说明100，200自动功率控制电路110激光产生模块112激光产生器120比较器190，290电源线260位准位移器262，Q1晶体管BJT_E，BJT_B，BJT_C端子DAC激光功率预定位准信号Ie，Ib，Ic电流LDO，Power_L，Power_H电压位准LDO_INT比较结果MDI激光功率检测结果N1，N2，N3，N4，N5节点RS，RL1，RL2电阻具体实施方式
请参考图1，图1为依据本发明一第一实施例所提供的一种自动功率控制(automatic power control，APC)电路100的示意图，其中自动功率控制电路100可应用于控制一激光产生模块(laser generation module，LGM)110。激光产生模块110包含一激光产生器，用来产生激光；于本实施例中，该激光产生器为一激光二极管(laser diode，LD)112。激光产生模块110另包含一感光器(photosensor)(未显示)，用来输出对应于该激光的功率(“该激光的功率”以下简称为“该激光功率”)的检测结果MDI。于本发明的典型的实施方法中，上述的激光二极管112与感光器整合(integrate)成一单一模块(single module)。
自动功率控制电路100包含一电源线190，用来以一电压位准(voltagelevel)Power_L来输出电源，其中电压位准Power_L的大小例如3.3V，此为一般微芯片中所使用的典型的电压位准。如图1所示，自动功率控制电路100另包含有一比较器120，耦接至电源线190以及激光产生模块110的感光器；一电阻RS，耦接至比较器120；以及一驱动器(driver)。其中上述的驱动器包含有一电阻RL1，耦接至电源线190；以及一晶体管(transistor)Q1，其具有耦接至电阻RS的一控制端子(terminal)以及分别耦接至激光二极管112与电阻RL1的两个输出端子(即端子BJT_C与BJT_E)。依据本实施例，晶体管Q1为一双载子接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)，其射极(emitter)、基极(base)、与集极(collector)分别耦接至电阻RL1、电阻RS、与激光二极管112。
比较器120比较检测结果MDI与一参考信号DAC，以产生一比较结果LDO_INT。在此，于本发明的典型的实施方法中采用一数字模拟转换器(digital-to-analog converter)(未显示)将储存于一控制缓存器(controlregister)中的一目标值(target value)转换成上述的参考信号DAC。若检测结果MDI的一电压位准大于参考信号DAC的一电压位准，则比较结果LDO_INT处于一高位准；否则，比较结果LDO_INT处于一低位准。电阻RS将比较结果LDO_INT转换成一中间(intermediate)电压位准LDO，而比较结果LDO_INT所控制的中间电压位准LDO调整晶体管Q1的一操作点(operation point)，以将该激光功率于实质上(substantially)维持为定值。于是，基于如图1所示的闭回路电路的控制，上述的目标值可用来决定该激光功率的大小。
针对激光二极管112的一温度特性，当温度愈高时，若要维持相同的激光功率，则从该集极往激光二极管112的电流Ic就需要愈多。在此状况下，由于跨越电阻RL1的电压降(voltage drop)较高，端子BJT_E的一电压位准以及中间电压位准LDO都会降低，这是因为Ie＝Ib+Ic，且相较于电流Ie与Ib，电流Ib相当小。然而，当从该集极注入激光二极管112的电流Ic愈多，端子BJT_C上的电压就愈高。于是，基于激光二极管112的该温度特性，当该激光功率尚未达到对应于上述目标值的一预定值(predeterminedvalue)时，晶体管Q1就有可能达到其饱和区(saturation region)，导致无法于高温下运作。
请参考图2，图2为依据本发明一第二实施例所提供的一种自动功率控制电路200的示意图，其中自动功率控制电路200也可应用于控制激光产生模块110，并可克服激光二极管112的该温度特性所导致的问题。
于本实施例中，该驱动器耦接于如图2所示的第一节点(node)N1与第二节点N2之间。另外，也如图2所示，比较器120的一第一输入(即用来输入检测结果MDI的输入端子)耦接至第三节点N3，且比较器120的一第二输入(即用来输入参考信号DAC的输入端子)耦接至第四节点N4。此外，比较器120的一输出耦接至第五节点N5。
除了上述的比较器120、电阻RS、该驱动器(其包含电阻RL1与晶体管Q1)、以及电源线190，自动功率控制电路200另包含一位准位移器(levelshifter)260与电源线290，其中位准位移器260包含一晶体管262与一电阻RL2，且电源线290以一电压位准Power_H来输出电源；电压位准Power_H的大小例如5V。
依据本实施例，晶体管262也为一双载子接面晶体管，其射极、基极、与集极分别耦接至电阻RL2、电阻RS、与一预定电压位准；该预定电压位准的大小例如0V，在此即接地电压(ground voltage)。位于电阻RL2与晶体管262的射极之间的第一节点N1用来当作位准位移器260的输出端子，用来耦接至该驱动器的控制端子BJT_B(即晶体管Q1的基极)。此外，晶体管262的基极用来当作位准位移器260的控制端子，并接收中间电压位准LDO。位准位移器260位移(shift)比较结果LDO_INT所控制的中间电压位准LDO，以产生一控制电压；该控制电压输出至该驱动器的控制端子BJT_B。如图2所示，该驱动器包含电阻RL1与晶体管Q1。该驱动器依据控制端子BJT_B上的该控制电压、并依据电源线290的电压位准Power_H，来驱动激光二极管112。
当位准位移器260所提供的增益(gain)于实质上等于一时，自动功率控制电路200的回路增益于实质上等于自动功率控制电路100的回路增益。另外，当将自动功率控制电路100代换为自动功率控制电路200时，电压位准Power_H用来增加晶体管Q1的射极电压与基极电压。于是，晶体管Q1可于其线性区(linear region)继续运作，而不会受限于激光二极管112的该温度特性。
本发明至少具有下列好处。于自动功率控制电路200运作时，电压位准Power_H可增加其线性范围。位准位移器260提供于一低电压域(voltagedomain)(即Power_L电压域)与一高电压域(即Power_H电压域)之间的连接。位准位移器260使得于该低电压域中运作的电路以及于该高电压域中运作的电路被成功地连接且整体运作无碍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种自动功率控制电路，其可应用于控制一激光产生模块，其特征在于，所述激光产生模块包含一激光产生器，用来产生激光，以及一感光器，用来输出对应于所述激光的功率的检测结果，所述自动功率控制电路包含有一比较器，其耦接至所述感光器且由一第一电压位准所偏压，用来比较所述检测结果与一参考信号，以产生一比较结果；一位准位移器，其耦接至所述比较器，用来位移所述比较结果所控制的一中间电压位准，以产生一控制电压；以及一驱动器，其耦接至所述位准位移器与所述激光产生器，用来依据所述控制电压与一第二电压位准来驱动所述激光产生器。
2.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述第二电压位准比所述第一电压位准更高。
3.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述位准位移器包含有一晶体管，其具有耦接至所述比较器的一控制端子以及耦接至所述驱动器的一输出端子，用来依据输入至所述控制端子的所述中间电压位准，来产生所述控制电压；以及一电阻，其耦接于所述晶体管的所述输出端子以及所述第二电压位准之间。
4.如权利要求3所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述晶体管为一双载子接面晶体管，所述控制端子为所述双载子接面晶体管的基极，以及所述输出端子为所述双载子接面晶体管的射极。
5.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述驱动器包含有一晶体管，其具有耦接至所述位准位移器的一控制端子以及耦接至所述激光产生器的一第一输出端子，用来依据输入至所述控制端子的所述控制电压，来驱动所述激光产生器；以及一电阻，其耦接于所述晶体管的一第二输出端子以及所述第二电压位准之间。
6.如权利要求5所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述晶体管为一双载子接面晶体管，所述控制端子为所述双载子接面晶体管的基极，所述第一输出端子为所述双载子接面晶体管的集极，以及所述第二输出端子为所述双载子接面晶体管的射极。
7.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述自动功率控制电路还包含有一电阻，其耦接于所述比较器以及所述位准位移器之间，用来将所述比较结果转换为所述中间电压位准。
8.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，所述激光产生器为一激光二极管。
9.一种自动功率控制方法，其可应用于控制一激光产生模块，其特征在于，所述激光产生模块包含一激光产生器，用来产生激光，以及一感光器，用来输出对应于所述激光的功率的检测结果，所述自动功率控制方法包含有以下步骤由利用一第一电压位准作为一偏压电压，比较所述检测结果与一参考信号以产生一比较结果；位移所述比较结果所控制的一中间电压位准，以产生一控制电压；以及由利用一第二电压位准，依据所述控制电压来驱动所述激光产生器。
10.如权利要求9所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述第二电压位准比所述第一电压位准更高。
11.如权利要求9所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述自动功率控制方法还包含有提供一位准位移器，用来位移所述中间电压位准以产生所述控制电压，所述位准位移器包含有一晶体管，其具有一控制端子以及一输出端子，用来依据输入至所述控制端子的所述中间电压位准，来产生所述控制电压；以及一电阻，其耦接于所述晶体管的所述输出端子以及所述第二电压位准之间。
12.如权利要求11所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述晶体管为一双载子接面晶体管，所述控制端子为所述双载子接面晶体管的基极，以及所述输出端子为所述双载子接面晶体管的射极。
13.如权利要求9所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述自动功率控制方法还包含有提供一驱动器，用来依据所述控制电压来驱动所述激光产生器，所述驱动器包含有一晶体管，其具有一控制端子以及耦接至所述激光产生器的—第一输出端子，用来依据输入至所述控制端子的所述控制电压，来驱动所述激光产生器；以及一电阻，其耦接于所述晶体管的一第二输出端子以及所述第二电压位准的间。
14.如权利要求13所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述晶体管为一双载子接面晶体管，所述控制端子为所述双载子接面晶体管的基极，所述第一输出端子为所述双载子接面晶体管的集极，以及所述第二输出端子为所述双载子接面晶体管的射极。
15.如权利要求9所述的自动功率控制方法，其特征在于，所述自动功率控制方法还包含有将所述比较结果转换为所述中间电压位准。
16.一种用于激光功率控制的电路，其特征在于，所述电路包含有一驱动器，其耦接于一第一节点N1与一第二节点N2之间，所述驱动器由一第一电压位准所偏压，所述驱动器依据所述第一节点N1上的一电压来驱动一激光产生器；一比较器，其包含耦接至一第三节点N3的一第一输入、耦接至一第四节点N4的一第二输入、以及耦接至一第五节点N5的一输出，所述比较器由一第二电压位准所偏压，所述第二电压位准比所述第一电压位准更低，所述比较器透过所述第三节点N3接收一激光功率信号并透过所述第四节点N4接收一参考信号，所述激光功率信号代表所述激光产生器的激光功率，所述比较器比较所述激光功率信号与所述参考信号以于所述第五节点N5产生一比较结果；以及一位准位移器，其耦接于所述第一节点N1与所述第五节点N5之间，所述位准位移器于所述第一节点N1与所述第五节点N5之间提供一电压降。
全文摘要
本发明提供一种自动功率控制电路与方法，该控制电路可应用于控制激光产生模块。该激光产生模块具有激光产生器，用来产生激光，以及感光器，用来输出对应于该激光的功率的检测结果。该自动功率控制电路具有比较器，耦接至该感光器且由第一电压位准所偏压，用来比较该检测结果与参考信号，以产生比较结果；位准位移器，耦接至该比较器，用来位移该比较结果所控制的中间电压位准，以产生控制电压；以及驱动器，耦接至该位准位移器与该激光产生器，用来依据该控制电压与第二电压位准来驱动该激光产生器。本发明可增加电压位准的线性范围，并使得于低电压域中运作的电路以及于高电压域中运作的电路被成功地连接且整体运作无碍。
文档编号G11B7/125GK101079283SQ200710105540
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年5月26日
发明者陈建铭 申请人:联发科技股份有限公司