专利名称：大电流半导体激光器驱动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及驱动电源领域，尤其涉及一种大电流半导体激光器驱动电源。
背景技术：
激光作为新光源，有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点而得到广泛应 用，如激光测距、激光钻孔和切割、地震监测、激光手术、激光致盲武器、激光防空武器、激光 反卫星武器、激光等离子武器、激光制导子弹、激光沙盘等。其中激光指纹术的发展，引出了 几瓦至十几瓦光功率输出的便携式或小型化激光器的需求。但是普通的灯泵激光器泵浦效 率低，激光器体积大。随着半导体技术的发展，半导体激光器体积小、重量轻、光电转换效 率高和稳定性强，因此半导体激光器大量的取代灯泵浦方式作为良好的大功率激光器泵浦 源。掺杂双包层光纤激光器是近年来发展的新技术，是高功率激光器小型化、全固化、集成 化发展的一个重要方向和必然趋势，是当前国际上着力开发的新型激光器件。与成熟的半 导体激光列阵泵浦固体激光器(DPSSL) —样成为便携式、小型化几瓦至几十瓦光功率输出 的主要激光器。现有的一种大电流半导体激光器驱动电源包括模块化电流输出电路、控制电路、 扩展接口，所述模块化电流输出电路，用于将大电流输出级模块化，对不同输出电流要求， 在扩展接口上增减DC-DC模块以获所需工作电流；所述控制电路，用于针对大电流输出电 路和激光器工作要求，对DC-DC模块的控制总线加以输出电压、输出电流、输出使能、慢启 动、慢关闭的控制以及对键盘、IXD的管理控制。但是，现有的大电流半导体激光器驱动电源不能够实现输出电流和电压的双重编 程软调节能力，只能通过改变DC-DC模块数量的硬方法实现输出电流的改变；也没有考虑 强激光安全使用法规，设置相应的保护措施。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大电流半导体激光器驱动电源，以解决现有技术 中存在的问题。本实用新型的技术方案如下一种大电流半导体激光器驱动电源，包括恒流模块并联系统、主控制芯片处理器、 外围功能电路、小功率开关电源、第一线性电源、编程控制振荡器、钥匙开关，电源输入端通 过钥匙开关与恒流模块并联系统连接，小功率开关电源和第一线性电源串联在电源输入端 与主控制芯片处理器之间，编程控制振荡器连接在主控制芯片处理器与恒流模块并联系统 之间，外围功能电路与主控制芯片处理器连接，电源输出端与恒流模块并联系统连接。所述的大电流半导体激光器驱动电源，其中，外围功能电路包括输入装置、显示装 置、指示及报警装置、USB/IIC、RF (射频)和拓展接口，所有外围功能电路均与主控制芯片 处理器连接。所述的大电流半导体激光器驱动电源，其中，还包括外部存储器，外部存储器与主控制芯片处理器连接。所述的大电流半导体激光器驱动电源，其中，还包括指纹传感器和遥控器，指纹传 感器与主控制芯片处理器连接，遥控器与主控制芯片处理器无线连接。本实用新型的有益效果是1、本实用新型具有输出电流和电压的双重编程软调节能力。2、本实用新型的外部存储器存储所有已发生故障时全机的参数作为电源系统故 障的“黑匣子”，为故障分析提供支持同时，也作为运行时自检的参照库，引入“黑匣子”不仅 有助于故障的查找和排除，也有利于系统工作中故障的自检自排，实现电源的智能化控制。3、本实用新型采用指纹、钥匙和遥控相结合的方式，使得系统符合强激光使用的 安全法规，避免由于强激光造成的伤害事故发生。
图1是本实用新型的大电流半导体激光器驱动电源的示意图。图2是恒流模块并联系统的示意图。
具体实施方式
本实用新型是数字电源理论在特种电源应用中的创新，不仅实现恒流模块并联系 统的控制，而且根据激光应用安全法规和半导体激光器特性设计合理的防护措施，加强了 对贵重而脆弱的半导体激光器的保护，完成特种电源的智能化设计。以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式
和实施例加以详细说明，所描述 的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式
。请参阅图1，本实用新型的大电流半导体激光器驱动电源包括恒流模块并联系统、 主控制芯片处理器(MCU)、外围功能电路、小功率开关电源(SW)、第一线性电源(LD01)、编 程控制振荡器、钥匙开关，电源输入端(Power in)通过钥匙开关与恒流模块并联系统连接， 小功率开关电源和第一线性电源串联在电源输入端与主控制芯片处理器之间，编程控制振 荡器连接在主控制芯片处理器与恒流模块并联系统之间，外围功能电路与主控制芯片处理 器连接，电源输出端(Power out)与恒流模块并联系统连接。本实用新型以主控制芯片处理器及外围功能电路作为主控制电路；以小功率开关 电源串联第一线性电源的方式为主控制芯片处理器和外围电路供电；以预留第二线性电源 (LD02)作为控制电路拓展的预备电源。请参阅图2，恒流模块并联系统作为大电流路径，每个恒流模块都采用高转换效率 的同步降压模块(SR-BUCK model)拓扑和电流模式控制回路，恒流模块可以采用凌力而特 公司的μ Mode系列，也可以自行设计分离或半分离器件方案。恒流模块并联系统与主控制芯片处理器之间传输的信号有使能信号(EN)、输出 电压设计电阻网路设定信号(RV)和电流母线电流取样反馈回路增益电流阈值设定信号 (IP)。恒流模块并联系统与编程控制振荡器之间传输的信号是同步信号(PLLIN)。主控制芯片处理器采用高端的单片机，比如凌阳或者PIC系列，也可采用DSP芯 片，甚至ARM芯片来实现。外围功能电路包括输入装置(键盘或触摸屏)、显示装置(液晶显示屏)、指示及报警装置(LED指示灯)、USB/IIC、RF谢频)和拓展接口，所有外围功能电路均与主控制芯片 处理器连接。本实用新型的大电流半导体激光器驱动电源还包括外部存储器，外部存储器与主 控制芯片处理器连接。外部存储器的数据来源有两个途径，一是累积的每次故障参数，二是 人工输入的常见故障参数和正常工作参数。工作过程中控制电路处于自检状态，并不断与 外部存储器内数据库匹配，给出相应的工作状态指示(正常或者故障)。如果故障，紧急停止 恒流模块并联系统的工作，发出警报，将所有参数存入外部存储器，分析给出可能的故障部 件。外部存储器内的数据也可以导出，以辅助系统的改良和建立良好的自检数据库。本实用新型的大电流半导体激光器驱动电源还包括指纹传感器和遥控器，指纹传 感器与主控制芯片处理器连接，遥控器与主控制芯片处理器无线连接。本实用新型能够更好的控制电源和保护半导体激光器，注重对于强激光的安全防 护。数控电阻网络作为恒流模块并联系统的电压设置点，由处理器编程控制，拓展了电源系 统对于不同型号半导体激光器的应用。总电流输出电流母线的电流取样反馈回路，由处理 器设置阈值得到增益电流输出至恒流模块的补偿网络，实现输出电流的软编程调节，由此 实现激光器输出激光功率的调节。通过设定恒流模块的数量，并自动编程同步信号，自动实 现恒流模块间的并联交错，极大的降低了输出纹波。采用小体积的钽电容代替了大体积的 电解电容，使得电源系统完全采用表面贴附器件(SMD)，提高输出性能的同时，小型化了电 源系统。本实用新型大电流半导体激光器驱动电源的工作过程如下Sl 开机后主控制芯片处理器进行自检，恒流模块并联系统仍处于关闭状态。S2 进入设定界面设置工作参数，选择恒流模块的数量，设定输出电压值，确认完 成。S3:主控制芯片处理器自动输出使能信号、数控电阻网络和编程控制振荡器的控 制信号，系统检测无误后，指示灯亮起。S4 直接钥匙开机或者指纹核对无误后开机工作。在工作过程中可通过遥控的方式调节输出电流值或者关机。在使用遥控方式操作 的时候，必须输入操作密码并核对无误时操作才有效。在使用过程中，可通过输入装置设定恒流模块并联系统中工作的数量(n)，主控制 芯片处理器发出相应的恒流模块使能信号和编程控制振荡器信号，编程控制振荡器按照相 位相差2 π /n的原则输出相应的同步信号至各个恒流模块。本实用新型的变更设计方案有将功能电路部分集成，例如MCU与编程控制振荡 器集成到同一芯片内；或者将所有电路模块集成到一块芯片上，只需少量外围元件就可实 现工作。本实用新型具有如下有益效果1、本实用新型具有输出电流和电压的双重编程软调节能力。2、本实用新型的外部存储器存储所有已发生故障时全机的参数作为电源系统故 障的“黑匣子”，为故障分析提供支持同时，也作为运行时自检的参照库，引入“黑匣子”不仅 有助于故障的查找和排除，也有利于系统工作中故障的自检自排，实现电源的智能化控制。3、本实用新型采用指纹、钥匙和遥控相结合的方式，使得系统符合强激光使用的安全法规，避免由于强激光造成的伤害事故发生。 应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来 说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权 利要求的保护范围。
权利要求1.一种大电流半导体激光器驱动电源，其特征在于，包括恒流模块并联系统、主控制 芯片处理器、外围功能电路、小功率开关电源、第一线性电源、编程控制振荡器、钥匙开关， 电源输入端通过钥匙开关与恒流模块并联系统连接，小功率开关电源和第一线性电源串联 在电源输入端与主控制芯片处理器之间，编程控制振荡器连接在主控制芯片处理器与恒流 模块并联系统之间，外围功能电路与主控制芯片处理器连接，电源输出端与恒流模块并联 系统连接。
2.根据权利要求1所述的大电流半导体激光器驱动电源，其特征在于，外围功能电路 包括输入装置、显示装置、指示及报警装置、射频和拓展接口，所有外围功能电路均与主控 制芯片处理器连接。
3.根据权利要求1所述的大电流半导体激光器驱动电源，其特征在于，还包括外部存 储器，外部存储器与主控制芯片处理器连接。
4.根据权利要求1所述的大电流半导体激光器驱动电源，其特征在于，还包括指纹传 感器和遥控器，指纹传感器与主控制芯片处理器连接，遥控器与主控制芯片处理器无线连接。
专利摘要本实用新型公开了大电流半导体激光器驱动电源，包括恒流模块并联系统、主控制芯片处理器、外围功能电路、小功率开关电源、第一线性电源、编程控制振荡器、钥匙开关。本实用新型具有输出电流和电压的双重编程软调节能力。本实用新型的外部存储器存储所有已发生故障时全机的参数作为电源系统故障的“黑匣子”，有助于故障的查找和排除，也有利于系统工作中故障的自检自排，实现电源的智能化控制。本实用新型采用指纹、钥匙和遥控相结合的方式，使得系统符合强激光使用的安全法规，避免由于强激光造成的伤害事故发生。
文档编号H01S5/042GK201927884SQ20102067917
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者李发帝, 牛丽红, 苏秉华 申请人:深圳市达为光电科技有限公司