一种低成本半导体激光光源控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种低成本半导体激光光源控制电路，包括用于产生高低电平脉冲信号的信号控制器，其输出端与激光驱动芯片的输入端相连，激光驱动芯片的输出端与半导体激光二极管的输入端相连，功率调节模块的输出端与激光驱动芯片的输入端相连，电源模块向激光驱动芯片供电。本实用新型仅需要一个低端的信号控制器、IC-WKN芯片及少量外围电阻和电容、半导体激光二极管，就可以实现精度较高、光功率较稳定的激光驱动电路，成本低廉，操作方便。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及半导体激光【技术领域】，尤其是一种低成本半导体激光光源控制电 路。 一种低成本半导体激光光源控制电路
【背景技术】
[0002] 半导体激光器的波长范围宽、制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、 重量轻、寿命长的优点，被大量广泛的应用。然而目前市面上光源较为稳定、具有温度保护 等功能的半导体激光器装置售价在千元左右，影响了其在低端市场的应用。
[0003] 现有的大部分散射型光电感烟探测器，采用的是红外光作为入射光源，而红外光 发散角大，不容易形成单一细光束，在没有烟颗粒进入检测室情况下，仍然会有一部分光发 射到探测器的器壁上，这部分光在器壁会多次反射，会干扰受光元件的光电流，这种不良干 扰随着探测器使用时间的增长，会越来越明显。这是由于空气中存在大量的尘埃，尘埃悬浮 在探测器周围，沉降在检测室的内壁面，使原本黑色的内壁面上面形成灰色的灰尘层，在检 测室的内壁面大大增强干扰光线的漫散射作用，增加受光元件的电流，增加探测器的误报 率。
[0004] 由于激光的单色性好，相干性高，方向性强，尤其是可以方便的将激光汇集成一束 很细的高能量光束，可以大大减小发光光源漫射到检测室内壁面引起对受光元件的干扰， 然而目前激光光源成本较高，远远超出火灾光电感烟探测器的成本预算。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种能够保持高稳定激光光源功率输出且成本较低 的低成本半导体激光光源控制电路。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种低成本半导体激光光源 控制电路，包括用于产生高低电平脉冲信号的信号控制器，其输出端与激光驱动芯片的输 入端相连，激光驱动芯片的输出端与半导体激光二极管的输入端相连，功率调节模块的输 出端与激光驱动芯片的输入端相连，电源模块向激光驱动芯片供电。
[0007] 所述电源模块包括三端稳压器78M05,其2脚输出+5V稳压直流电。
[0008] 所述信号控制器包括ATmegaS单片机，其13脚通过电阻R6与P沟道场效应管的 栅极G相连，P沟道场效应管的漏极D与电源模块的输出端相连；所述激光驱动芯片采用 IC-WKN芯片，P沟道场效应管的源极S与IC-WKN芯片的6脚相连，IC-WKN芯片的1脚接地， 电容C9的一端与IC-WKN芯片的2脚相连，电容C9的另一端分别与IC-WKN芯片的3脚、 功率调节模块相连，IC-WKN芯片的4脚悬空，IC-WKN芯片的6、7脚接半导体激光二极管， IC-WKN芯片的5脚接功率调节模块。
[0009] 所述半导体激光二极管采用带有PIN光电二极管的半导体激光二极管。
[0010] 所述的功率调节模块采用电阻冊，其一端与电容C9相连，另一端分别与IC-WKN芯 片的5脚、半导体激光二极管相连。
[0011] 所述P沟道场效应管采用SI-2301芯片。
[0012] 由上述技术方案可知，本实用新型采用IC-WKN芯片作为激光驱动芯片，其最大的 特点是激光功率控制极为精确，可以达到在〇?80°c，精度为0. 3% ;在-40?125°C，精度 为1%，并且自带过温度保护单元，避免半导体激光二极管过热烧坏，通过调节电阻RM的阻 值，可以实现对半导体激光二极管的电流控制。本实用新型仅需要一个低端的信号控制器、 IC-WKN芯片及少量外围电阻和电容、半导体激光二极管，就可以实现精度较高、光功率较稳 定的激光驱动电路，成本低廉，操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的电路框图；
[0014] 图2、3分别为本实用新型中信号控制器、电源模块的电路原理图；
[0015] 图4为本实用新型中激光驱动芯片、半导体激光二极管、功率调节模块的电路原 理图。
【具体实施方式】
[0016] 一种低成本半导体激光光源控制电路，包括用于产生高低电平脉冲信号的信号控 制器1，其输出端与激光驱动芯片3的输入端相连，激光驱动芯片3的输出端与半导体激光 二极管5的输入端相连，功率调节模块4的输出端与激光驱动芯片3的输入端相连，电源模 块2向激光驱动芯片3供电。如图1所示。
[0017] 如图2所示，所述信号控制器1包括ATmegaS单片机，信号控制器1产生高低电平 的脉冲信号，此脉冲信号控制激光驱动芯片3的电源通断；信号控制器1由微处理器最小系 统组成，通过晶振控制外部时钟信号，产生固定频率和占空比的脉冲信号。通过ATmegaS单 片机产生所需要的负脉冲信号，该脉冲信号接到SI-2301芯片，SI-2301芯片为P沟道场效 应管，P沟道场效应管的栅极G被ATmegaS单片机的负脉冲信号拉低，P沟道场效应管的源 极S和漏极D导通，IC-WKN芯片供电，半导体激光二极管5点亮，反之，半导体激光二极管5 灭，从而实现由TmegaS单片机的I/O脚电压的高低控制半导体激光二极管5的亮灭。
[0018] 如图3所示，所述电源模块2包括三端稳压器78M05,其2脚输出+5V稳压直流电。 电源模块2由78M05芯片以及辅助电阻电容组成，输出5V稳压电源，5V稳压电源通过P沟 道场效应管连接到激光驱动芯片3上，脉冲信号通过P沟道场效应管控制激光驱动芯片3 电源的通断。
[0019] 如图4所示，所述ATmega8单片机的13脚通过电阻R6与P沟道场效应管的栅极 G相连，P沟道场效应管的漏极D与电源模块2的输出端相连。所述激光驱动芯片3采用 IC-WKN芯片，P沟道场效应管的源极S与IC-WKN芯片的6脚相连，IC-WKN芯片的1脚接地， 电容C9的一端与IC-WKN芯片的2脚相连，电容C9的另一端分别与IC-WKN芯片的3脚、功 率调节模块4相连，IC-WKN芯片的4脚悬空，IC-WKN芯片的6、7脚接半导体激光二极管5， IC-WKN芯片的5脚接功率调节模块4。
[0020] 为了降低成本和减小激光光源驱动电路的体积，便于嵌入到其他集成电路中， 本实用新型通过比较市面上的激光光源恒流源驱动电路，结合经济因素，最优化选用了 IC-WKN芯片作为激光驱动芯片3,该芯片的最大特点是激光功率控制极为精确，可以达到 在0?80°C，精度为0. 3% ;在-40?125°C，精度为1%，并且自带过温度保护单元，避免半 导体激光二极管5过热烧坏，通过调节电阻RM的阻值，可以实现对半导体激光二极管5的 电流控制。IC-WKN芯片适合N型、P型和Μ型的半导体激光二极管5,通过监控PIN光电二 极管MD的电流大小，来监控激光发射管LD带动发光功率，进而调节激光发射管LD中的电 流。IC-WKN芯片内部通过电压跟随放大器形成0. 5V的基准电压，用0. 5V/RM可以得到激 光发射管LD中的电流，根据半导体激光二极管5的额定电流值，设定电阻RM的值，就可以 方便的实现对N、P、M型半导体激光二极管5的自动功率控制电路。IC-WKN芯片的供电范 围为+2. 4V到+15V，本实施例中选用+9V供电，半导体激光二极管5选用HL6312G型号，驱 动电流为20mA，功率为3mW，PIN光电二极管的监控电流为0. 2mA，电阻RM的阻值经计算为 RM=0. 5V/0. 2mA=2. 5K 欧姆。
[0021] 如图4所示，所述半导体激光二极管5采用带有PIN光电二极管的半导体激光二 极管5,在半导体激光二极管5额定功率下，PIN光电二极管监控电流I，求出电阻RM的阻 值，RM=0. 5V/I，电阻RM的阻值即为功率调节模块4使用的电阻值，通过调节电阻RM的阻 值，可以调节半导体激光二极管5的发光功率。所述的功率调节模块4采用电阻RM，其一端 与电容C9相连，另一端分别与IC-WKN芯片的5脚、半导体激光二极管5相连。
[0022] 综上所述，本实用新型仅需要一个低端的信号控制器1、IC-WKN芯片及少量外围 电阻和电容、半导体激光二极管5,就可以实现精度较高、光功率较稳定的激光驱动电路，成 本低廉，操作方便。
【权利要求】
1. 一种低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：包括用于产生高低电平脉冲信 号的信号控制器（1)，其输出端与激光驱动芯片（3)的输入端相连，激光驱动芯片（3)的输 出端与半导体激光二极管（5)的输入端相连，功率调节模块（4)的输出端与激光驱动芯片 (3)的输入端相连，电源模块（2)向激光驱动芯片（3)供电。
2. 根据权利要求1所述的低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：所述电源模 块（2)包括三端稳压器78M05,其2脚输出+5V稳压直流电。
3. 根据权利要求1所述的低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：所述信号控 制器（1)包括ATmegaS单片机，其13脚通过电阻R6与P沟道场效应管的栅极G相连，P沟 道场效应管的漏极D与电源模块（2)的输出端相连；所述激光驱动芯片（3)采用IC-WKN芯 片，P沟道场效应管的源极S与IC-WKN芯片的6脚相连，IC-WKN芯片的1脚接地，电容C9 的一端与IC-WKN芯片的2脚相连，电容C9的另一端分别与IC-WKN芯片的3脚、功率调节 模块（4)相连，IC-WKN芯片的4脚悬空，IC-WKN芯片的6、7脚接半导体激光二极管（5)， IC-WKN芯片的5脚接功率调节模块（4)。
4. 根据权利要求1所述的低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：所述半导体 激光二极管（5 )采用带有PIN光电二极管的半导体激光二极管（5 )。
5. 根据权利要求3所述的低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：所述的功率 调节模块（4)采用电阻RM，其一端与电容C9相连，另一端分别与IC-WKN芯片的5脚、半导 体激光二极管（5)相连。
6. 根据权利要求3所述的低成本半导体激光光源控制电路，其特征在于：所述P沟道 场效应管采用SI-2301芯片。
【文档编号】H01S5/042GK203850617SQ201420200074
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】杨慎林, 陆松, 刘长城, 张丹, 管雨, 付阳阳 申请人:合肥科斯孚安全科技有限公司