专利名称：用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控制回路的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控制回路，负反馈 调整激光二极管的偏压电流至可容许范围内，以令激光二极管发出的光源保持在一固定的 发光强度。
背景技术：
常见的光通讯系统通过一光纤传递光信号，以进行数据通讯的传导，且一般 使用激光二极管作为光信号的发光源。以往光通讯系统中，利用一自动功率控制回路 (Automatic Power Control ；APC)监控激光二极管的发光强度，以反馈控制激光二极管的 偏压电流达到一额定电流值，而令激光二极管所发出的光源可保持在一固定的发光强度。如图1所示，为现有数字式自动功率控制回路的电路结构图。如图所示，自动功率 控制回路100包括有一光电二极管11、一放大器12、一取样保持器13、一比较器14、一计数 器15、一数字模拟转换器16、一激光二极管驱动器17及一激光二极管18。其中，光电二极管11接收激光二极管18所发出的光源，以转换出一光电信号 (IS)。放大器12接收及放大该光电信号(IS)，以产生一放大信号(AS)。取样保持器13接 收、取样及保持该放大信号(AS)，以产生一取样保持信号(SH)。又，自动功率控制回路100提供四组不同大小的参考电压Rl、R2、R3、R4(R1 > R2 >R3>R4)，并设定有一目标值，该目标值可为R2及R3间的中间值((R2+R3) 。比较器 14接收取样保持信号(SH)，以将取样保持信号(SH)比对于各参考电压R1、R2、R3、R4，而产 生四个数字状态的计数控制信号(C1、C2、C3、C4)，提供至计数器15。当取样保持信号(SH)大于参考电压Rl时，比较器14产生计数控制信号 (C1C2C3C4 = 1100)。当取样保持信号(SH)落在参考电压Rl、R2间，比较器14产生计数 控制信号(0100)。当取样保持信号(SH)落在参考电压R2、R3间，比较器14产生计数控制 信号(0000)。当取样保持信号(SH)落在参考电压R3、R4间，比较器14产生计数控制信号 (0010)。当取样保持信号(SH)小于参考电压R4时，比较器14产生计数控制信号(0011)。计数器15预设一计数值(N)，根据接收的计数控制信号(C1、C2、C3、C4)，以对于该 计数值(N)进行往上加值、往下减值或维持现值，并在调整之后进行输出。计数器15所接 收的计数控制信号若为(1100)时，计数值(N)往下减值“2”。计数器15所接收的计数控制 信号为(0100)时，计数值(N)往下减值“1”。计数器15所接收的计数控制信号为(0000) 时，计数值(N)维持不变。计数器15所接收的计数控制信号若为(0010)时，计数值(N)往 上加值“1”。计数器15所接收的计数控制信号为(0011)时，计数值(N)将往上加值“2”。接着，数字模拟转换器16接收计数器15已调整完成的计数值(N)，以将数字形式 的计数值(N)转换为一模拟信号(AN)，并提供至激光二极管驱动器17。激光二极管驱动器17接收模拟信号(AN)，以根据模拟信号(AN)的大小产生一相 对应的偏压电流(Ibias)，并利用该偏压电流(Ibias)驱动激光二极管18发出光源。自动功率控制回路100通过光电二极管11监控激光二极管18的发光强度，以将
4反馈信号(例如取样保持信号SH)逐渐调整至目标值，藉以负反馈控制激光二极管驱动器 17所产生的偏压电流(Ibias)同等于额定电流值。之后，激光二极管18所发出的光源即可 保持在一固定的发光强度，而使得光通讯系统能够准确地进行数据通讯的传导。现有自动功率控制回路100虽可负反馈控制激光二极管18的偏压电流(Ibias) 达到一额定电流值，然，代表激光二极管18发光强度的取样保持信号(SH)必须同时与多 组参考电压Rl、R2、R3、R4进行比对，才能得知激光二极管的偏压电流是否等于一额定电流 值，如此做法，不仅比较程序过于繁琐，而令比较器14的电路复杂度增加，且会因此提高电 路的功率消耗，甚为不利。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控 制回路，其为一创新精简的电路架构，不仅可监控激光二极管的发光强度，以负反馈调整激 光二极管的偏压电流至可容许的额定范围内，而令激光二极管所发出的光源保持在一固定 的发光强度。本发明的次要目的，在于提供一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控 制回路，设定多组额定电流，当负反馈电流超过上限的额定电流时，调降激光二极管的偏压 电流，当负反馈电流超过下限的额定电流时，调升激光二极管的偏压电流，以将激光二极管 的偏压电流调整至可容许的额定范围内。本发明的又一目的，在于提供一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控 制回路，其中自动功率控制回路中的比较器设定有一比较次数，在多次比较之后，确认负反 馈电流皆大于上限额定电流于或小于下限额定电流，才可能对于偏压电流调升或调降，以 避免噪声的因素短时间内对于偏压电流不断的调整，而降低激光二极管的驱动功率的稳定 性。为此，为达成上述目的，本发明提供一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动 功率控制回路，其包括有一激光二极管，接收一偏压电流，以驱动发光；一光电二极管，用 以感测激光二极管的发光强度，产生一负反馈电流，且连接一第一节点；一控制器，用以输 出一控制信号；一开关选择器，设置在第一节点与多个额定电流间，包括有多个开关器，各 额定电流分别对应一开关器，连接控制器以接收控制信号，根据控制信号选择其中一额定 电流，且开启选择的额定电流所对应的开关器，以令选择的额定电流连接第一节点广转 换器，连接第一节点，接收负反馈电流与选择的额定电流间的电流差，转换出一负载电压； 一比较器，连接转换器及控制器，包括有一第一输入端及一第二输入端，第一输入端连接一 参考电压，第二输入端接收负载电压，比较负载电压及参考电压，以产生一比较信号，且比 较信号传送至控制器，控制器根据比较信号转变控制信号的信号状态，以决定选择的额定 电流；一计数器，记录一计数值，连接比较器及控制器接收比较信号及控制信号，根据比较 信号及控制信号往上加值计数值、往下减值计数值或维持原本的计数值；及一激光二极管 驱动器，连接计数器及激光二极管，接收计数值，以产生对应的偏压电流驱动激光二极管发 光。所述的自动功率控制电路，其中，该计数器与该激光二极管驱动器间尚包括有一 数字模拟转换器，用以接收数字形式的该计数值，以转换出模拟形式的该计数值并传送至该激光二极管驱动器。所述的自动功率控制电路，其中，该负载电压大于该参考电压时，该比较信号为一 负饱和信号，该负载电压等于该参考电压时，该比较信号为一零值信号，该负载电压小于该 参考电压时，该比较信号为一正饱和信号。所述的自动功率控制电路，其中，该额定电流包括有一参考额定电流、一上限额定 电流及一下限额定电流，该控制信号包括有一第一信号状态、一第二信号状态及一第三信 号状态，当该控制信号为该第一信号状态时，选择该参考额定电流连接至该第一节点，当该 控制信号为该第二信号状态时，选择该上限额定电流连接至该第一节点，当该控制信号为 该第三信号状态时，选择该下限额定电流连接至该第一节点。所述的自动功率控制电路，其中，该控制器预设该控制信号为该第一信号状态，在 该控制器第一次接收到的该负饱和信号时，该控制器记录目前该偏压电流大于该参考额定 电流，若持续接收到该负饱和信号，该控制信号将在该第一信号状态及该第二信号状态间 持续转变，直到该控制器接收到该正饱和信号停止转变该控制信号的信号状态，反之，该控 制器第一次接收到的该正饱和信号时，该控制器记录目前该偏压电流小于该参考额定电 流，若持续接收到该正饱和信号，该控制信号在该第一信号状态及该第三信号状态间持续 转变，直到该控制器接收到该负饱和信号停止转变该控制信号的信号状态。所述的自动功率控制电路，其中，当该计数器同时接收该第二状态信号及该负饱 和信号时，往下减值该计数值，当该计数器同时接收该第三状态信号及该正饱和信号时，往 上加值该计数值。所述的自动功率控制电路，其中，该转换器接收一重置信号，当该重置信号为一高 电平状态时，该比较器的该第一输入端及该第二输入端通过该转换器导通连接，以控制该 负载电压相等于该参考电压。所述的自动功率控制电路，其中，该转换器接收一重置信号，当该重置信号为一低 电平状态时，该负反馈电流与该选择的额定电流间的电流差流向该转换器，以在该比较器 的该第二输入端转换出该负载电压。所述的自动功率控制电路，其中，该转换器包括有一第一晶体管，为一 P型金氧半晶体管，源极端连接该第一节点，漏极端连接该比 较器的第二输入端，而栅极端接收一重置信号；及一第二晶体管，为一 N型金氧半晶体管，源极端连接该比较器的第一输入端，漏极 端连接该比较器的第二输入端，而栅极端接收该重置信号；其中，该重置信号为一高电平状态时，该第一晶体管为一关闭状态，该第二晶体管 为一导通状态，该重置信号为一低电平状态时，该第一晶体管为一导通状态，该第二晶体管 为一关闭状态。所述的自动功率控制电路，其中，该比较器设定有一比较次数，若该负载电压与该 参考电压在经过该比较次数后，每次的比较结果该负载电压皆大于该参考电压或皆小于该参 考电压，则该比较器产生该负饱和信号或该正饱和信号，否则，该比较器产生该零值信号。
图1为现有数字式自动功率控制回路的电路结构6
图2为本发明用以控制激光: 例的电路结构.极管的偏压电流的自动功率控制回路一较佳实施
图3为本发明自动功率控制回路一实施例的信号时序图； 图4为本发明自动功率控制回路又一实施例的信号时序图< 其中，附图标记
11光电二极管 13取样保持器 15计数器
17激光二极管驱动器
100自动功率控制回路
12放大器
14比较器
16数字模拟转换器
18激光二极管
300自动功率控制回路
31开关选择器
313开关器
32光电二极管
331第一晶体管
34比较器
342第二输入端
36数字模拟转换器
38激光二极管
551负载电压的电压值
553负载电压的电压值
555负载电压的电压值
557负载电压的电压值
559负载电压的电压值
562负反馈电流的电流值
572负载电压的电压值
574负载电压的电压值
576负载电压的电压值
578负载电压的电压值
581负反馈电流的电流值
301第一节点 311开关器 315开关器 33转换器 333第二晶体管 341第一输入端 35计数器
37激光二极管驱动器 39控制器
552负载电压的电压值 554负载电压的电压值 556负载电压的电压值 558负载电压的电压值 561负反馈电流的电流值 571负载电压的电压值 573负载电压的电压值 575负载电压的电压值 577负载电压的电压值 579负载电压的电压值 582负反馈电流的电流值
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。首先，请参考图2，为本发明用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控制回路 一较佳实施例的电路结构图。如图所示，自动功率控制回路300应用于一光通讯系统中光 信号的发光强度的调整，其包括有一开关选择器31、一光电二极管32、一转换器33、一比较 器34、一计数器35、一激光二极管驱动器37、一激光二极管38及一控制器39。其中，激光二极管38接收一偏压电流(Ibias)，以驱动发光而作为光信号的发光 源。光电二极管32感测激光二极管38的发光强度，以产生一负反馈电流IFB，负反馈电流
7Ifb亦可等于偏压电流(Ibias)，且光电二极管32连接一第一节点301，该第一节点301为 光电二极管32与开关选择器31间的连接点。开关选择器31设置在第一节点301与多个额定电流ISET、Iul set> Ill set间，包括有 多个开关器331、333、335，各额定电流Iset, Iul set, Ill set分别对应一开关器331、333、335。 此外，开关选择器31尚连接控制器39，以接收控制器39产生的控制信号(CS)，根据控制信 号(CS)选择其中一额定电流1皿/1 /1^，且开启选择的额定电流IsetAhAHset所 对应的开关器331/333/335，以令所选择的额定电流Iset/Iul—set/\L—SET可电性连接至第一节 点301，而在第一节点301上输出负反馈电流Ifb与选定的额定电流IsetA1^etAut间的一 电流差Id °又，额定电流包括有一参考额定电流Iset、一上限额定电流SET及一下限额定电 流In，上限额定电流In可设定为参考额定电流Iset的1. 2倍或其它大于1的倍数， 下限额定电流Ia—SET可设定为参考额定电流Iset的0. 8倍或其它小于1的倍数。控制信号 (CS)包括有一第一信号状态(00)、一第二信号状态(01)及一第三信号状态(10)，当控制信 号(CS)为该第一信号状态(00)时，开启开关器311，以选择参考额定电流Iset连接至第一 节点301，当控制信号(CS)为第二信号状态(01)时，开启开关器313，以选择上限额定电流 Im—皿连接至第一节点301，当控制信号(CS)为第三信号状态(10)时，开启开关器315，选 择下限额定电流Ia—SET连接至第一节点301。转换器33连接第一节点301接收电流差ID，以转换出一负载电压\，而比较器34 包括有一第一输入端341、一第二输入端342及一输出端，第一输入端341连接一参考电压 Vkef，第二输入端342接收该负载电压\，输出端连接计数器35及控制器39。比较器34比 较负载电压八及参考电压Vkef的大小，以产生一比较信号(C)。当负载电压八大于参考电 压Vkef时，比较信号(C)为一负饱和信号，当负载电压八等于参考电压Vkef时，比较信号(C) 为一零值信号，当负载电压八小于参考电压Vkef时，比较信号(C)为一正饱和信号。转换器33详细电路结构包括有一第一晶体管331及一第二晶体管333。第一晶体 管331为一 P型金氧半晶体管(PM0S)，源极端(S)连接第一节点301，漏极端(D)连接比较 器34的第二输入端342，而栅极端(G)接收一重置信号RS。第二晶体管333为一 N型金氧 半晶体管(NMOS)，源极端(S)连接比较器34的第一输入端341，漏极端(D)连接比较器的 第二输入端342，而栅极端(G)接收重置信号RS。当重置信号RS为一高电平状态(H)时， 第一晶体管331为一关闭状态，第二晶体管333为一导通状态，此时，比较器34的第一输入 端341及第二输入端342经由转换器33的第二晶体管333直接连接一起，以控制负载电压 八相等于参考电压VKEF。反之，当重置信号RS为一低电平状态(L)时，第一晶体管331为一 导通状态，第二晶体管333为一关闭状态，参考额定电流Iset与负反馈电流Ifb间的电流差 Id经由转换器33的第一晶体管331流向第二输入端342，以在该比较器34的第二输入端 342上转换出对应的该负载电压\。再者，比较器34所产生的比较信号(C)会传送至控制器39，控制器39在根据比 较信号(C)转变控制信号(CS)的信号状态，以决定欲选择的额定电流ISET、Iie set或Im SET。 而计数器35为一数字式的计数器，例如十位计数器，记录一计数值(N)，连接比较器34及 控制器39，以接收比较信号(C)及控制信号(CS)，根据比较信号(C)及控制信号(CS)往上 加值计数值(N)、往下减值计数值(N)或维持原本的计数值(N)。
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承上所述，对于控制器34及计数器35的内容进一步说明，自动功率控制电路300 开始进行监控激光二极管38的发光强度的程序时，控制器39预设控制信号(CS)为第一信 号状态(00)，首先会选择参考额定电流Iset与负反馈电流Ifb进行比较。当负反馈电流Ifb大于参考额定电流Iset时，比较器34会输出一负饱和信号至计 数器35及控制器39。计数器35接收第一信号状态(00)及负饱和信号时，并不会对于计数 值(Nx)进行任何改变，而控制器39接收负饱和信号后，得知负反馈电流、大于参考额定电 流Iset，将控制信号(CS)改变为第二信号状态(01)，选择上限额定电流Iie set与负反馈电流 Ifb进行比较。若负反馈电流(Ifb)仍大于上限额定电流Iulset时，比较器34也会输出负饱 和信号至计数器35及控制器39。计数器35同时接收到第二信号状态(01)及负饱和信号 时，才会对于计数值(Nx)往下减值，而控制器39再次接收负饱和信号后，将控制信号(CS) 从第二信号状态(01)改回为第一信号状态(00)，再一次使用参考额定电流Iset与调整后的 负反馈电流Ifb进行比较。持续上述流程，直到负反馈电流(Ifb)小于上限额定电流Im—SET， 而令比较器34输出正饱和的比较信号(C)，控制器39将会停止转变控制信号(CS)的信号 状态，以完成计数值(Nx)的计数调整。相反的，当负反馈电流Ifb小于参考额定电流Iset时，比较器34将会输出一正饱和 信号至计数器35及控制器39。计数器35接收第一信号状态(00)及正饱和信号时，并不会 对于计数值(Nx)进行任何改变，而控制器39接收正饱和信号后，得知负反馈电流Ifb小于参 考额定电流Iset，将控制信号(CS)改变为第三信号状态(10)，选择下限额定电流L set与负 反馈电流Ifb进行比较。若负反馈电流Ifb仍小于下限额定电流I^t时，比较器34也会输 出正饱和信号至计数器35及控制器39。计数器35同时接收到第三信号状态(10)及正饱 和信号时，才会对于计数值(Nx)往上加值，而控制器39再次接收正饱和信号后，将控制信 号(CS)从第三信号状态(10)改回为第一信号状态(00)，再一次使用参考额定电流Iset与 调整后的负反馈电流Ifb进行比较。持续上述流程，直到负反馈电流Ifb大于下限额定电流 Iu—SET，而令比较器34输出负饱和的比较信号(C)，控制器39将会停止转变控制信号(CS) 的信号状态，以完成计数值(Nx)的计数调整。激光二极管驱动器37连接计数器35及激光二极管38，接收已调整完成的计数值 (Nx)，以根据计数值(Nx)产生对应的偏压电流(Ibias)驱动激光二极管38进行发光。当然，在本实施例中，以数字形式的计数值(Nx)直接控制激光二极管驱动器37产 生偏压电流(Ibias)，或者，通过一数字模拟转换器36将数字形式的计数值(Nx)转换为模 拟形式的计数值(ANx)，以模拟的方式控制激光二极管驱动器37产生偏压电流(Ibias)。藉此，本实施例自动功率控制回路300利用多组额定电流与负反馈电流Ifb进 行比较，当负反馈电流Ifb超过上限的额定电流Iulset时，调降激光二极管38的偏压电流 (Ibias)，当负反馈电流Ifb超过下限的额定电流I^t时，调升激光二极管38的偏压电流 (Ibias)，以将激光二极管38的偏压电流(Ibias)逐渐调整至可容许的额定范围内，而使得 激光二极管38发出的光源保持在一固定的发光强度。又，本发明所述的比较器34设定有一比较次数，例如16次，在多次比较之后，负 载电压\皆大于或小于参考电压Vkef时，比较器34才会输出负饱和信号或正饱和信号，换 言之，多次确认负反馈电流Ifb皆大于上限额定电流Iulset或小于下限额定电流L—set，比较 器34才会输出负饱和信号或正饱和信号，之后，才可能对于偏压电流(Ibias)调升或调降，以避免噪声的因素短时间内对于偏压电流(Ibias)不断的调整，而降低激光二极管38的驱 动功率的稳定性。请参考图3，为本发明自动功率控制回路一实施例的信号时序图，并同时参阅图 2。如图所示，首先，自动功率控制回路300监控激光二极管38的发光强度之前，会接收一 高电平状态(H1)的重置信号RS，以控制负载电压八的电压值551相等于参考电压Vkef，并 且光电二极管32对于发光二极管38的发光强度不会感测出任何负反馈电流IFB。之后，自 动功率控制回路300接收一低电平状态(L1)的重置信号RS，光电二极管32开始感测激光 二极管38的发光强度，并比较所感测出的负反馈电流Ifb与额定电流ISET、Im—SET或Ia—SET间 的大小。本实施例自动功率控制电路300开始进行监控激光二极管38的发光强度前，控制 器39预设控制信号(CS)为第一信号状态(00)，首先选择参考额定电流Iset与负反馈电流 Ifb的电流值561进行比较。在本实施例中，由于负反馈电流Ifb的电流值561大于参考额 定电流Iset，负反馈电流Ifb的电流值561与参考额定电流Iset间的电流差Id将使得负载电 压\的电压值552往上拉升，负载电压\的电压值552大于参考电压Vkef，比较器24输出 一负饱和信号(C = -1)。计数器35接收第一信号状态(00)及负饱和信号(C = -1)时，并 不会对于计数值(Nx)进行任何改变，而控制器39第一次接收负饱和信号(C = -I)时，得知 负反馈电流Ifb的电流值561 (其相等于偏压电流(Ibias))大于参考额定电流Iset的情况 并记录下来，且将控制信号(CS)改变为第二信号状态(01)，另选择上限额定电流Im SET与 负反馈电流Ifb的电流值561进行比较。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H2)的重置信号RS，控制负载电压八 的电压值553相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。自 动功率控制回路300接收下一低电平状态(L2)的重置信号RS，并利用上限额定电流In 与负反馈电流Ifb的电流值561进行比较，上限额定电流U set与负反馈电流Ifb的电流值 561间的电流差ID，将使得负载电压\的电压值554往上拉升，负载电压\的电压值554大 于参考电压Vkef，比较器34输出负饱和信号(C = -l)。此时，计数器35同时接收到第二信 号状态(01)的控制信号(CS)及负饱和信号(C = -1)，将可对于计数值(Nx)往下减值(Nx =N-D。激光二极管驱动器37接收计数值(Nx = N-1)，产生一对应于计数值(Nx = N-1) 的偏压电流(Ibias)，激光二极管38的发光亮度将会因此调降，进而光电二极管32感测出 一较低电流值562的负反馈电流Ifb，较低电流值562的负反馈电流Ifb可拉低部分负载电 压八的电压值555。再者，控制器39再次接收负饱和信号(C = -1)，得知目前较低电流值 561的负反馈电流Ifb已经过调整，将控制信号(CS)从第二信号状态(01)改回第一信号状 态(00)。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H3)的重置信号RS，控制负载电压八 的电压值556相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。自 动功率控制回路300接收下一低电平状态(L3)的重置信号RS，并利用参考额定电流Iset与 较低电流值562的负反馈电流Ifb进行比较，参考额定电流Iset与较低电流值562的负反馈 电流Ifb间的电流差ID，将使得负载电压\的电压值557往上拉升，负载电压\的电压值 557大于参考电压Vkef，比较器34输出一负饱和信号(C = -l)。计数器35接收第一信号状 态(00)及负饱和信号(C = -1)，对于计数值(Nx = N-1)保持现状，而控制器39接收负饱和信号(C = -I)后，得知较低电流值562的负反馈电流Ifb仍大于参考额定电流Iset，将控 制信号(CS)改变为第二信号状态(01)，另选择上限额定电流Im SET与较低电流值562的负 反馈电流Ifb进行比较。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H4)的重置信号RS，控制负载电压 Vl的电压值558相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。 自动功率控制回路300接收下一低电平状态(L4)的重置信号RS，并利用上限额定电流Im set与较低电流值562的负反馈电流Ifb进行比较，结果上限额定电流In大于较低电流值 562的负反馈电流Ifb，则上限额定电流Iulset与较低电流值562的负反馈电流Ifb间的电流 差ID，将使得负载电压\的电压值559往下拉降，负载电压\的电压值559将小于参考电 压Vkef，而使得比较器35输出正饱和信号(C = +1)，则控制器39停止转变控制信号(CS)的 信号状态，以完成计数值(Nx)的计数调整，且此时激光二极管38的偏压电流(Ibias)已调 整至可容许的额定范围内。承上实施例内容简略说明，当自动功率控制回路300对于发光二极管38的发光强 度进行监控程序时，控制器39会预设控制信号(CS)为第一信号状态(00)，以利用参考额定 电流Iset与驱动激光二极管38进行发光的偏压电流(Ibias)(其相等于负反馈电流Ifb)进 行比较。比较之后，若控制器39接收到负饱和信号(C = -1)，即代表偏压电流(Ibias)大 于参考额定电流Iset，控制器39变换控制信号(CS)为第二信号状态(01)，以利用上限额定 电流Iulset与偏压电流(Ibias)进行比较。比较之后，若控制器39仍接收到负饱和信号(C =_1)，即代表偏压电流(Ibias)仍大于上限额定电流Im SET，自动功率控制回路300调降偏 压电流(Ibias)，且控制器39转变控制信号(CS)的信号状态从第二信号状态(01)改回为 第一信号状态(00)。后续，若控制器39不断地接收到负饱和信号(C = -1)，会控制该控制 信号(CS)在第一信号状态(00)及第二信号状态(01)间持续变换，并且每次控制信号(CS) 为第二信号状态(01)时，自动功率控制回路300调降激光二极管38的偏压电流(Ibias)。 重复上述的动作，直到偏压电流(Ibias)小于上限额定电流Iulset或参考额定电流(Ibias) 而使得控制器39接收到正饱和信号(C = +1)，控制器39将停止变换控制信号(CS)的信 号状态。此时，偏压电流(Ibias)已调整至可容许的额定范围内，则已调整完成的偏压电流 (Ibias)将可驱动激光二极管38所发出的光源可保持在一适当的发光强度。请参考图4，为本发明自动功率控制回路一实施例的信号时序图，并同时参阅图 2。如图所示，自动功率控制回路300首先会接收一高电平状态(H1)的重置信号RS，以控制 负载电压\的电压值571相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32对于激光二极管38的 发光强度不会感测出任何负反馈电流IFB。之后，自动功率控制回路300接收一低电平状态 (L1)的重置信号RS，光电二极管32开始感测激光二极管38的发光强度，并比较所感测出 的负反馈电流Ifb与额定电流ISET、Iul_set或Iu—SET间的大小。本实施例自动功率控制电路300开始进行监控激光二极管38的发光强度前，控制 器39预设控制信号(CS)为第一信号状态(00)，首先选择参考额定电流Iset与负反馈电流 Ifb的电流值581进行比较。在本实施例中，由于负反馈电流Ifb的电流值581小于参考额 定电流Iset，负反馈电流Ifb的电流值581与参考额定电流Iset间的电流差Id将使得负载电 压\的电压值572往下拉降，负载电压\的电压值572小于参考电压Vkef，比较器24输出 正饱和信号(C = +1)。计数器35接收第一信号状态(00)及正饱和信号(C = +1)时，并不
11会对于计数值(Nx)进行任何改变，而控制器39第一次接收正饱和信号(C = +l)时，得知 负反馈电流Ifb的电流值581 (其相等于偏于电流(Ibias))小于参考额定电流Iset的情况 并记录下来，且将控制信号(CS)改变为第三信号状态(10)，选择下限额定电流I^t与负 反馈电流Ifb的电流值581进行比较。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H2)的重置信号RS，控制负载电压八 的电压值573相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。自 动功率控制回路300接收下一低电平状态(L2)的重置信号RS，并利用下限额定电流In 与负反馈电流Ifb的电流值581进行比较，下限额定电流L set与负反馈电流Ifb的电流值 581间的电流差ID，将使得负载电压\的电压值574往下拉降，负载电压\的电压值574小 于参考电压Vkef，比较器34输出正饱和信号(C = +l)。此时，计数器35同时接收到第三信 号状态(10)的控制信号(CS)及正饱和信号(C = +1)，将可对于计数值(Nx)往上加值(Nx =N+1)。激光二极管驱动器37接收计数值(Nx = N+1)，产生一对应于计数值(Nx = N+1) 的偏压电流(Ibias)，激光二极管38的发光亮度将会因此调升，进而光电二极管32感测出 一较高电流值582的负反馈电流Ifb，较高电流值582的负反馈电流Ifb可拉高部分负载电 压八的电压值575。再者，控制器39再次接收正饱和信号(C = +1)，得知目前较高电流值 582的负反馈电流Ifb已经过调整，将控制信号(CS)从第三信号状态(01)改回第一信号状 态(00)。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H3)的重置信号RS，控制负载电压八 的电压值576相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。自 动功率控制回路300接收下一低电平状态(L3)的重置信号RS，并利用参考额定电流Iset与 较高电流值582的负反馈电流Ifb进行比较，参考额定电流Iset与较高电流值582的负反馈 电流Ifb间的电流差ID，将使得负载电压\的电压值557往下拉降，负载电压\的电压值 557小于参考电压Vkef，比较器34输出正饱和信号(C = +1)。计数器35接收第一信号状态 (00)及正饱和信号(C = +1)，对于计数值(Nx = N+1)保持现状，而控制器39接收正饱和 信号(C = +1)后，得知较高电流值582的负反馈电流Ifb仍小于参考额定电流Iset，将控制 信号(CS)改变为第三信号状态(10)，选择下限额定电流L set与较高电流值582的负反馈 电流Ifb进行比较。自动功率控制回路300接收下一高电平状态(H4)的重置信号RS，控制负载电压 Vl的电压值578相等于参考电压Vkef，并且光电二极管32不会感测出任何负反馈电流IFB。 自动功率控制回路300接收下一低电平状态(L4)的重置信号RS，并利用下限额定电流Ia set与较高电流值582的负反馈电流Ifb进行比较，结果下限额定电流I^t小于较高电流值 582的负反馈电流Ifb，则下限额定电流I^et与较高电流值582的负反馈电流Ifb间的电流 差ID，将使得负载电压\的电压值579往上拉升，负载电压\的电压值579将大于参考电 压Vkef，而使得比较器35输出负饱和信号(C = -1)，控制器39停止转变控制信号(CS)的 信号状态，以完成计数值(Nx)的计数调整，且此时激光二极管38的偏压电流(Ibias)已调 整至可容许的额定范围内。承上实施例内容简略说明，当自动功率控制回路300对于激光二极管38的发光强 度进行监控程序时，控制器39会预设控制信号(CS)为第一信号状态(00)，以利用参考额定 电流Iset与驱动激光二极管38进行发光的偏压电流(Ibias)(其相等于负反馈电流Ifb)进
12行比较。比较之后，若控制器39接收到正饱和信号(C = +1)，即代表偏压电流(Ibias)小 于参考额定电流Iset，控制器39变换控制信号(CS)为第三信号状态(10)，以利用下限额定 电流Im—SET与偏压电流(Ibias)进行比较。比较之后，若控制器39仍接收到正饱和信号(C =+1)，即代表偏压电流(Ibias)仍小于下限额定电流I^et，自动功率控制回路300调升偏 压电流(Ibias)，且控制器39转变控制信号(CS)的信号状态从第三信号状态(10)改回为 第一信号状态(00)。后续，若控制器39不断地接收到正饱和信号(C = +1)，会控制该控制 信号(CS)在第一信号状态(00)及第三信号状态(10)间持续变换，并且每次控制信号(CS) 为第三信号状态(10)时，自动功率控制回路300调升激光二极管38的偏压电流(Ibias)。 重复上述的动作，直到偏压电流(Ibias)大于下限额定电流或参考额定电流(Ibias) 而使得控制器39接收到负饱和信号(C = -1)，控制器39将停止变换控制信号(CS)的信 号状态，此时，偏压电流(Ibias)已调整至可容许的额定范围内，则已调整完成的偏压电流 (Ibias)将可驱动激光二极管38所发出的光源可保持在一适当的发光强度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控制回路，其特征在于，包括有一激光二极管，接收一偏压电流，以驱动发光；一光电二极管，用以感测该激光二极管的发光强度，产生一负反馈电流，且连接一第一节点；一控制器，用以输出一控制信号；一开关选择器，设置在该第一节点与多个额定电流间，包括有多个开关器，各额定电流分别对应一开关器，连接该控制器以接收该控制信号，根据该控制信号选择其中一额定电流，且开启该选择的额定电流所对应的该开关器，以令该选择的额定电流连接该第一节点；一转换器，连接该第一节点，接收该负反馈电流与该选择的额定电流间的电流差，转换出一负载电压；一比较器，连接该转换器及该控制器，包括有一第一输入端及一第二输入端，该第一输入端连接一参考电压，该第二输入端接收该负载电压，比较该负载电压及该参考电压，以产生一比较信号，且该比较信号传送至该控制器，该控制器根据该比较信号转变该控制信号的信号状态，以决定该选择的额定电流；一计数器，记录一计数值，连接该比较器及该控制器，接收该比较信号及该控制信号，根据该比较信号及该控制信号往上加值该计数值、往下减值该计数值或维持原本的该计数值；及一激光二极管驱动器，连接该计数器及该激光二极管，接收该计数值，以产生对应的该偏压电流驱动该激光二极管发光。
2.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，该计数器与该激光二极管驱 动器间尚包括有一数字模拟转换器，用以接收数字形式的该计数值，以转换出模拟形式的 该计数值并传送至该激光二极管驱动器。
3.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，该负载电压大于该参考电压 时，该比较信号为一负饱和信号，该负载电压等于该参考电压时，该比较信号为一零值信 号，该负载电压小于该参考电压时，该比较信号为一正饱和信号。
4.如权利要求3所述的自动功率控制电路，其特征在于，该额定电流包括有一参考额 定电流、一上限额定电流及一下限额定电流，该控制信号包括有一第一信号状态、一第二信 号状态及一第三信号状态，当该控制信号为该第一信号状态时，选择该参考额定电流连接 至该第一节点，当该控制信号为该第二信号状态时，选择该上限额定电流连接至该第一节 点，当该控制信号为该第三信号状态时，选择该下限额定电流连接至该第一节点。
5.如权利要求4所述的自动功率控制电路，其特征在于，该控制器预设该控制信号为 该第一信号状态，在该控制器第一次接收到的该负饱和信号时，该控制器记录目前该偏压 电流大于该参考额定电流，若持续接收到该负饱和信号，该控制信号将在该第一信号状态 及该第二信号状态间持续转变，直到该控制器接收到该正饱和信号停止转变该控制信号的 信号状态，反之，该控制器第一次接收到的该正饱和信号时，该控制器记录目前该偏压电流 小于该参考额定电流，若持续接收到该正饱和信号，该控制信号在该第一信号状态及该第 三信号状态间持续转变，直到该控制器接收到该负饱和信号停止转变该控制信号的信号状 态。
6.如权利要求4所述的自动功率控制电路，其特征在于，当该计数器同时接收该第二 状态信号及该负饱和信号时，往下减值该计数值，当该计数器同时接收该第三状态信号及 该正饱和信号时，往上加值该计数值。
7.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，该转换器接收一重置信号，当 该重置信号为一高电平状态时，该比较器的该第一输入端及该第二输入端通过该转换器导 通连接，以控制该负载电压相等于该参考电压。
8.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，该转换器接收一重置信号，当 该重置信号为一低电平状态时，该负反馈电流与该选择的额定电流间的电流差流向该转换 器，以在该比较器的该第二输入端转换出该负载电压。
9.如权利要求1所述的自动功率控制电路，其特征在于，该转换器包括有一第一晶体管，为一 P型金氧半晶体管，源极端连接该第一节点，漏极端连接该比较器 的第二输入端，而栅极端接收一重置信号；及一第二晶体管，为一 N型金氧半晶体管，源极端连接该比较器的第一输入端，漏极端连 接该比较器的第二输入端，而栅极端接收该重置信号；其中，该重置信号为一高电平状态时，该第一晶体管为一关闭状态，该第二晶体管为一 导通状态，该重置信号为一低电平状态时，该第一晶体管为一导通状态，该第二晶体管为一 关闭状态。
10.如权利要求3所述的自动功率控制电路，其特征在于，该比较器设定有一比较次 数，若该负载电压与该参考电压在经过该比较次数后，每次的比较结果该负载电压皆大于 该参考电压或皆小于该参考电压，则该比较器产生该负饱和信号或该正饱和信号，否则，该 比较器产生该零值信号。
全文摘要
本发明有关于一种用以控制激光二极管的偏压电流的自动功率控制回路，包括一光电二极管感测一激光二极管的发光强度以产生一负反馈电流，根据一控制信号在多个额定电流中选定其一，选定的额定电流与负反馈电流间的电流差转换为一负载电压，一参考电压与负载电压比较产生一比较信号，一计数值根据比较信号及控制信号往上加值、往下减值或维持现值，一激光二极管驱动器接收调整后的计数值以产生一对应偏压电流驱动激光二极管发光，藉此，负反馈调整激光二极管的偏压电流至可容许范围内，以令激光二极管发出的光源保持在一固定的发光强度。
文档编号H01S5/0683GK101924324SQ201010276950
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者王启萍, 王智扬 申请人:凯钰科技股份有限公司