专利名称：一种带模式切换的连续半导体激光电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光电源电路，尤其是涉及一种带模式切换的连续半导体激光电
源电路。
背景技术：
随着科学技术的发展，激光技术不断广泛地应用到人们的生产与生活之中，特别 是半导体激光器，已经越来越广泛地用于国防、科研、医疗和光通信等领域。作为半导体激 光器重要组成部分的驱动电源对激光器的性能有着非常重要的作用，因此，设计稳定可靠 和连续工作能力强的半导体激光电源显得尤为重要。 现阶段，人们设计的半导体激光电源一般都具有保护功能，但大多数是在电路过 流或短路情况下对电路进行切断以达到保护的目的，这种电源虽然可以保护激光器，但是 如果在某些场合下，电源的突然中断导致整个实验平台需要重新启动，而有些实验平台重 新启动将是一个非常繁琐复杂的过程，甚至会影响到实验结果。还有一种保护措施是电路 过流时，将工作电流限定在最大值，这种电源虽然在一定条件下可以连续工作，但是过流时 将会工作在最大电流值，激光器长时间工作在最大电流将会影响到其使用寿命。因此，如何 突破传统模式的束缚，设计一款新型的，稳定可靠又能很好连续工作的半导体激光电源成 为一个有待解决的技术难题。 公告号为CN2770168的实用新型专利提供一种半导体激光电源，包括主控单片 机、驱动电路、半导体激光器、温度控制电路、功率检测电路、光斑检测电路、输入输出接口 电路及电平转换电路。其中主控单片机输出控制电压至驱动电路，驱动电路将该电压转换 为稳定电流，驱动半导体激光器发出激光；功率检测电路用于将半导体激光器的激光输出 功率转换为模拟电压信号并输入主控单片机，由主控单片机对此信号进行采样、量化和定 标，获取激光输出功率；光斑检测电路用于将光斑大小信号转换为电压信号并输入主控单 片机，由主控单片机对该信号进行采样、量化和定标，获取光斑大小。本实用新型结构简单， 体积小，操作方便，电源的状态显示直观，可方便地与计算机通信。
发明内容
本发明的目的在于针对传统模式的激光电源电路所存在的不足，提供一种带模式 切换的连续半导体激光电源电路。 本发明设有正常工作模式电路、电流取样电路、模式控制与切换电路、保护工作模 式电路和保护电路，正常工作模式电路的电源输入端外接市电，正常工作模式电路的电流 取样输出端接电流取样电路的电流取样输入端，模式控制与切换电路的输入端接电流取样 电路的电流取样输出端，模式控制与切换电路的正常控制信号输出端接正常工作模式电路 的正常控制信号输入端，模式控制与切换电路的过流控制信号输出端接保护工作模式电路 的过流控制信号输入端，保护工作模式电路设有保护电路，正常工作模式电路和保护工作 模式电路的输出端分别接负载，保护工作模式电路的电源输入端外接市电。
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所述正常工作模式电路，将输入市电220VAC经过整流滤波和变压后转换成低压 直流电，由调整管调整得到一稳定的输出电压，经过软启动和电流源电路后输出到负载。
所述保护工作模式电路，具有和正常工作模式电路相似的结构，与正常工作模式 电路接到同一负载，相当于正常工作模式电路的一个后备电路，但和正常工作模式电路相 互独立、互不影响，可以设定工作电流在小于激光器最大工作电流的任一值。并且保护工作 模式电路仍然具有保护电路，提高电路的安全性、可靠性。 所述模式控制与切换电路，将电流取样电路对正常工作模式的取样电流进行处 理，若取样电流小于或等于设定保护值的对应值，则正常工作模式电路保持工作；若取样电 流大于设定保护值的对应值，则电路切换到保护工作模式继续工作，保证电路工作的连续 性。 由此可见，与现有的激光电源电路相比，本发明具有以下突出优点 本发明可以工作在两种模式下正常工作模式和保护工作模式，并且正常工作模
式和保护工作模式互不影响。当电路正常时，电源工作在正常工作模式下；当电路出现过流
或短路状态时，触发控制电路作用，电路切换到保护工作模式继续工作，保护工作模式下工
作电流可以设为低于最大工作电流的任意值，并且保护工作模式仍然具有保护电路以加强
安全性。
图1为本发明实施例的结构组成框图。
图2为本发明实施例的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。 如图1所示，本发明实施例设有正常工作模式电路1 、电流取样电路2、模式控制与 切换电路3、保护工作模式电路4和保护电路5，正常工作模式电路1的电源输入端外接市 电V，正常工作模式电路1的电流取样输出端接电流取样电路2的电流取样输入端，模式控 制与切换电路3的输入端接电流取样电路2的电流取样输出端，模式控制与切换电路3的 正常控制信号输出端接正常工作模式电路1的正常控制信号输入端，模式控制与切换电路 3的过流控制信号输出端接保护工作模式电路4的过流控制信号输入端，保护工作模式电 路4设有保护电路，正常工作模式电路1和保护工作模式电路4的输出端分别接负载6，保 护工作模式电路4的电源输入端外接市电V。 所述正常工作模式电路，将输入市电220VAC经过整流滤波和变压后转换成低压 直流电，由调整管调整得到一稳定的输出电压，经过软启动和电流源电路后输出到负载。
所述保护工作模式电路，具有和正常工作模式电路相似的结构，与正常工作模式 电路接到同一负载，相当于正常工作模式电路的一个后备电路，但和正常工作模式电路相 互独立、互不影响，可以设定工作电流在小于激光器最大工作电流的任一值。并且保护工作 模式电路仍然具有保护电路，提高电路的安全性、可靠性。 所述模式控制与切换电路，将电流取样电路对正常工作模式的取样电流进行处 理，若取样电流小于或等于设定保护值的对应值，则正常工作模式电路保持工作；若取样电
4流大于设定保护值的对应值，则电路切换到保护工作模式继续工作，保证电路工作的连续 性。 本发明可以工作在两种状态下正常工作模式和保护工作模式。当电路正常时，电 源工作在正常工作模式下，电流取样电路对正常工作模式下的电流进行取样，送到模式控 制与切换电路进行信息的处理，正常工作模式保持工作；而当电路出现过流或短路状态时， 触发控制电路作用，电路切换到保护工作模式继续工作，保护工作模式下工作电流可以设 为低于最大工作电流的任意值，并且保护工作模式仍然具有保护电路以加强安全性。
如图2所示，在正常工作模式电路中，Kl、 A1分别为继电器J1的中间触点和常闭 触点，当电路正常工作时，开关S1闭合；Ful为保险丝，Rtl为热敏电阻，Rvl为压敏电阻， Ll、 Cl、 C2、 C3、 C4组成一个EMI滤波器；R1可以释放电容C3上的电压；变压器Tl和整流 桥BR1将220V市电降压整流成低压直流电压，由调整管IC1及其外围电路调整得到一稳定 的输出电压，其计算公式如下Vol = (l+Rpl/R2) *Vr，其中Vr = 1. 25V ;R4、C9和稳压管D3 组成一个软启动电路保证电路的输出电流缓慢变化以保护半导体激光器；A1及其外围电 路组成可调电流源电路输出到负载LD(本实施例的负载电流为0 2A)，其输出电流由可变 电阻Rp2调节，计算公式如下11 = VD3*Rp2*R8/(Rp2+R5);瞬态抑制管D4和R7与负载LD 并联以吸收浪涌电流；电阻R8对正常工作模式电路中的电流进行取样，并将电流信号转换 成电压信号送到由电阻R9、R10、R11、R12和运算放大器A2所构成的差分放大电路，将较小 的电压信号(由于R8较小)进行放大；所得到的放大信号Vo2接到比较器A3的同相端，与 AMP2的反相端一个设定的基准电压Vrefl进行比较。当电路正常工作时，Vo2 < Vrefl，则 A3输出低电平，可控硅SCR1控制极G为低电平，可控硅截止，继电器Jl两端无电位差，A1、 Bl分别为Jl常闭触点和常开触点，故此时Sl闭合并且S2断开，正常工作模式电路工作； 当电路出现过流或短路情况时，Vo2 > Vrefl，则A3输出高电平，可控硅SCR1控制极G为高 电平，可控硅导通，继电器Jl两端有电位差。故此时S2闭合并且S1断开，电路切换到保护 工作模式；由可控硅的特性知，电路切换到了保护工作模式后，即使可控硅控制极G处于低 电平，可控硅仍然处于导通状态，这样电路将继续工作于保护工作模式。
在保护工作模式下，工作电路具有与正常工作模式相似的电路结构，相当于正常 工作模式的一个后备电路，当电路切换到保护工作模式时，S2、S3闭合(K2、A2分别为继电 器J2的中间触电和常闭触点)，电路输出电流12 = VD7*Rp4*R21/(Rp4+R19)到负载，运算 放大器A5和A6、可控硅SCR2、继电器J2及其外围电路构成保护工作模式的保护电路，当电 路正常时继电器J2控制的开关S3闭合电路工作；当电路过流或短路时，S3断开，电路停止 工作，很好地保护了电路。 本发明不局限于以上较佳实施方式，凡是依据本发明的技术实质得到的与本发明
相同或相近似的产品，均落于本发明的保护范围之内。 以下给出图2中的主要元器件清单 Rvl， Rv2 :10N471KQ Rtl， Rt2 :NTC10-20D Rl，R15:100kQ R2，R16:240Q R3， R4， R5， R17， R18， R19 :10kQ
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R6，R20:220Q R7:lkQ R8' R21 :0. 2Q R9， RIO， R22， R23 :5. lkQ Rll， R12， R24， R25 :51kQ R13，R26:82Q R14，R27:200Q Cl， C2， C3, C4， C6， C8， C9， CIO， Cll， C12， C13， C15， C17， C18 :0. 1 u f C5，C14:47uf C7，C16:22uf LD :LDM-0808-002W-X3 IC1， IC2 :LM338 Ful， Fu2 :Fuse2A Ll，L2:20mh Tl， T2 :初次级绕组比220 : 11 Dl， D2， D5， D6 :in4148 D3，D7:in4733 D4， D8 :p6ke6. 8a Al， A2， A3， A4， A5， A6 :LM358N Q1，Q3:9012 Q2， Q4 :TIP122 BR1， BR2 :KBP307 SCR1， SCR2 :BT151 Jl， J2 :JQC—3FF。
权利要求
一种带模式切换的连续半导体激光电源电路，其特征在于设有正常工作模式电路、电流取样电路、模式控制与切换电路、保护工作模式电路和保护电路，正常工作模式电路的电源输入端外接市电，正常工作模式电路的电流取样输出端接电流取样电路的电流取样输入端，模式控制与切换电路的输入端接电流取样电路的电流取样输出端，模式控制与切换电路的正常控制信号输出端接正常工作模式电路的正常控制信号输入端，模式控制与切换电路的过流控制信号输出端接保护工作模式电路的过流控制信号输入端，保护工作模式电路设有保护电路，正常工作模式电路和保护工作模式电路的输出端分别接负载，保护工作模式电路的电源输入端外接市电。
全文摘要
一种带模式切换的连续半导体激光电源电路，涉及一种激光电源电路。提供一种带模式切换的连续半导体激光电源电路。设有正常工作模式电路、电流取样电路、模式控制与切换电路、保护工作模式电路和保护电路，正常工作模式电路的电源输入端外接市电，电流取样输出端接电流取样电路的电流取样输入端；模式控制与切换电路的输入端接电流取样电路的电流取样输出端，正常控制信号输出端接正常工作模式电路的正常控制信号输入端，过流控制信号输出端接保护工作模式电路的过流控制信号输入端；保护工作模式电路设有保护电路，正常工作模式电路和保护工作模式电路的输出端分别接负载，保护工作模式电路的电源输入端外接市电。
文档编号H01S5/042GK101789561SQ20101012291
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者叶新荣, 周敏, 张爱文, 张爱清, 王晓钟, 蔡志平, 许惠英 申请人:厦门大学