一种光纤激光器线性恒流源的制作方法

本申请涉及激光器电子电路，尤其是涉及一种光纤激光器线性恒流源功率的提升领域。

背景技术：

1、线性恒流源因稳定性、体积、成本等优势目前广泛应用于光纤激光器的各类产品中，由于恒流源工作在线性状态下，会产生较大的热耗散功率，因此，光纤激光器恒流源的功率器件一般会通过绝缘导热介质固定在水冷板上以提高散热能力。

2、随着光纤激光器行业的发展，整机功率不断增加的同时小型化趋势愈发明显，导致功率密度不断提升。面对功率密度提升的需求，激光器内部的线性恒流源需要支持更高的负载电压和输出更大的驱动电流，同时也将面临更大的耗散功率，但是现有的设计因散热能力不足，导致在耗散功率有较大增加的情况下，恒流源主要功率器件的温度会大幅升高，极易因热应力造成器件击穿导致恒流源失效，进而影响光纤激光器整机的稳定性和安全性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种光纤激光器线性恒流源。本申请提供的实施例通过采用并联多个独立的恒流控制子电路、降低关键器件传导热阻等方法减少了恒流源散热的压力，提升了单子电路及整体的散热能力，进而能够避免热应力击穿导致恒流源失效的可能，提升了光纤激光器线性恒流源在大功率应用场景下长期工作的安全性和可靠性。

2、本申请实施例提供了一种光纤激光器线性恒流源，线性恒流源包括泵浦负载和至少两个恒流控制子电路，所述泵浦负载的阳极与外部电源连接，所述泵浦负载的阴极分别与各个所述恒流控制子电路连接，且各个所述恒流控制子电路共地连接，各个所述恒流控制子电路控制端连接在一起由同一电压信号驱动控制电流大小。

3、进一步的，所述恒流控制子电路包括第一运算放大器、场效应晶体管、采样电阻、第二运算放大器、第一电阻以及第二电阻，所述第一运算放大器的正向输入端与外部微控制单元电连接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第二运算放大器的输出端和所述第一电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述场效应晶体管的栅极连接，所述场效应晶体管的漏极与所述泵浦负载的阴极连接，所述场效应晶体管的源极分别与所述第二运算放大器的正向输入端和所述采样电阻的一端连接，所述采样电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反向输入端和所述第一电阻的另一端连接，且所述采样电阻的另一端和所述第二电阻的一端均接地。

4、进一步的，所述场效应晶体管的封装为to247或to264。

5、进一步的，所述场效应晶体管的类型为绝缘栅增强型nmosfet管。

6、进一步的，所述光纤激光器线性恒流源与外部水冷板之间压接有氮化铝陶瓷片和硅脂。

7、进一步的，所述各个恒流控制子电路，接收外部微控制单元发送的电流控制信号，并根据第一电阻以及第二电阻的阻值，使各子回路的电流均等于总设定电流除以子回路个数的值，由此流过所述泵浦负载的总电流将等于需求电流。

8、进一步的，所述第二运算放大器、第一电阻以及第二电阻均用于放大采样电阻的电流信号，以便调节各个恒流控制子电路的电流。

9、进一步的，所述氮化铝陶瓷片的散热系数大于等于170w/m.k。

10、进一步的，所述硅脂的散热系数大于等于4.0w/m.k。

11、进一步的，所述泵浦总电流等于所有所述子电路的电流和，每个所述恒流子电路分担的电流与子电路个数成反比例关系。

12、本申请实施例提供的光纤激光器线性恒流源，与现有技术中的线性恒流源相比，采用并联多个独立的恒流控制子电路、降低关键器件传导热阻等方法减少了恒流源散热的压力，提升了单子电路及整体的散热能力，进而能够避免热应力击穿导致恒流源失效的可能，提升了光纤激光器线性恒流源在大功率应用场景下长期工作的安全性和可靠性。

13、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述光纤激光器线性恒流源包括泵浦负载和至少两个恒流控制子电路，所述泵浦负载的阳极与外部电源连接，所述泵浦负载的阴极分别与各个所述恒流控制子电路连接，且各个所述恒流控制子电路共地连接，各个所述恒流控制子电路控制端连接在一起由同一电压信号驱动控制电流大小。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述恒流控制子电路包括第一运算放大器、场效应晶体管、采样电阻、第二运算放大器、第一电阻以及第二电阻，所述第一运算放大器的正向输入端与外部微控制单元电连接，所述第一运算放大器的反向输入端分别与所述第二运算放大器的输出端和所述第一电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述场效应晶体管的栅极连接，所述场效应晶体管的漏极与所述泵浦负载的阴极连接，所述场效应晶体管的源极分别与所述第二运算放大器的正向输入端和所述采样电阻的一端连接，所述采样电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反向输入端和所述第一电阻的另一端连接，且所述采样电阻的另一端和所述第二电阻的一端均接地。

3.根据权利要求2所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述场效应晶体管的封装为to247或to264。

4.根据权利要求2所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述场效应晶体管的类型为绝缘栅增强型nmosfet管。

5.根据权利要求1所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述光纤激光器线性恒流源与外部水冷板之间压接有氮化铝陶瓷片和硅脂。

6.根据权利要求2所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述各个恒流控制子电路，接收外部微控制单元发送的电流控制信号，并根据第一电阻以及第二电阻的阻值，使各子回路的电流均等于总设定电流除以子回路个数的值，由此流过所述泵浦负载的总电流将等于需求电流。

7.根据权利要求2所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述第二运算放大器、第一电阻以及第二电阻均用于放大采样电阻的电流信号，以便调节各个恒流控制子电路的电流。

8.根据权利要求5所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述氮化铝陶瓷片的散热系数大于等于170w/m.k。

9.根据权利要求5所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，所述硅脂的散热系数大于等于4.0w/m.k。

10.根据权利要求6所述的光纤激光器线性恒流源，其特征在于，泵浦总电流等于所有所述子电路的电流和，每个所述恒流子电路分担的电流与子电路个数成反比例关系。

技术总结
本申请提供了一种光纤激光器线性恒流源。所述光纤激光器线性恒流源包括泵浦负载和至少两个恒流控制子电路。所述泵浦负载的阳极与外部电源连接，所述泵浦负载的阴极分别与各个所述恒流控制子电路连接。各个所述恒流控制子电路的控制端连接在一起由同一外部电压信号驱动以控制恒流源电流的大小，各个所述恒流控制子电路共地连接。本申请提供的实施例通过采用并联多个独立的恒流控制子电路、降低关键器件传导热阻等方法减少了恒流源散热的压力，提升了单子电路及整体的散热能力，进而避免了热应力击穿导致恒流源失效的可能，提升了光纤激光器线性恒流源在大功率应用场景下长期工作的安全性和可靠性。

技术研发人员：李凯峰,刘泽宇,朱亚辉,俎爱民
受保护的技术使用者：温岭热刺激光器科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14