本发明属于恒流驱动技术领域，涉及一种半导体激光器恒流驱动系统。
背景技术：
半导体激光器具有高效率、小体积、轻重量、低价格等特点，因此广泛应用在军事、医疗、通讯等领域，起到了不可替代的作用。由于此类激光器对于驱动电流源的浪涌、静电和过流等十分敏感，不仅可能损害激光器功率值，甚至可以直接影响激光器寿命。因而在实际应用中对驱动电源的性能和保护等有着较高要求。
对于半导体激光器的恒流驱动系统来说，通常要求恒流驱动根据不同激光器的额定工作电流设置限流值，对于使用较长时间的激光器，输出功率值通常需要进行校准，这需要恒流驱动系统提供一种简便的方法来动态调整相关的参数。
目前，对半导体激光器恒流驱动目前有较多需要优化解决的问题，譬如恒流驱动模块的限流保护一般由硬件设置，调整不够便捷；对于一些阳极接管壳的激光器配备一般的恒流驱动时需要额外对半导体激光器做与系统机壳做绝缘，而这对于部分结构设计带来困难，而且绝缘处理降低了激光器的散热性能；对于传统采用的模拟电位器设置电平的方法，通常对于精细的电流调整有困难，并且电位器连线失效会对激光器电流产生不可预计影响；对于激光器的缓启动保护和短路保护功能不能同步，且目前使用继电器开关方式对激光器提供短路保护的方法会对系统引入噪声问题等。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种半导体激光器恒流驱动系统，相比于现有技术方法，优化了恒流驱动系统保护功能，提高了对半导体激光器的使用安全性和便捷性。
本发明所采用的技术方案是， 包括线路滤波器、AC/DC和DC/DC模块、单片机模块、增量式编码器驱动模块、ADC、DAC模块，恒流驱动模块、液晶显示模块、信息存储模块和功率检测模块。所述AC/DC和DC/DC模块输入端连接线路滤波器，输出端输出+V、GND和-V；所述增量式编码器驱动模块与单片机模块相连，单片机对增量式编码器产生脉冲次数进行计数；所述DAC模块分别与单片机模块和恒流驱动模块相连，单片机将增量式编码器脉冲计数值设置给DAC，DAC输出对应电压给恒流源驱动模块控制LD电流大小；所述ADC模块与恒流驱动模块、功率检测模块和单片机模块相连，功率检测模块检测半导体内部光电二极管电流值，ADC模块采集半导体激光器电流值和光电二极管电流值后传给单片机模块；所述单片机模块连接至信息存储模块和液晶显示模块，单片机模块通过串口接收半导体激光器输出功率值与光电二极管电流值的P-I曲线数据，经过单片机拟合运算后将转换系数传递给信息存储模块中，单片机模块通过ADC模块读取半导体激光器的电流，通过计算得到的系数运算出输出功率值并在显示模块中显示半导体激光电流值和功率值；所述恒流驱动模块分别与DAC模块和ADC相连，并包括带有同步实现的LD缓启动和LD短接保护电路，电阻(R1)与(C2)一端、二极管(D2)阴极、(Q2)栅极，(Q3)栅极连接在一起网络名称为(ENABLE)，(Q2)源级与运输放大器(U1)反向输入端相连，二极管(D2)阳极、(Q2)漏级、(R1)一端与-V相连，(C2)的另一端、(Q3)栅极、半导体激光二极管(LD)的阳极连接在一起，(Q3)的漏极、(Q1)源级、半导体激光二极管(LD)的阴极连接在一起，恒流取样电阻(R2)两端分别与作为恒流源模块的恒流调整管(Q1)的漏极相连，与-V相连，同时(R2)取样得到电压经过电阻(R3)反馈给U1的反向输入端，U1的同相输入端连接至DAC输出，U1输出通过R4驱动电流调整管(Q1) ，(R5)连接在DAC输出电压与(U1)同相输入端， (C3)连接在(U1)的反向输入端和输出端。
所述单片机模块的读取的增量式编码器的计数最大值可通过串口进行设置并将限制电流信息存储在信息存储模块中，实现限制电流的调整。
所述单片机模块通过串口接收半导体激光器输出功率值与光电二极管电流值的P-I曲线数据，经过单片机拟合运算后将转换系数传递给信息存储模块中，单片机模块通过ADC模块读取半导体激光器的电流，通过计算得到的系数运算出输出功率值并在显示模块中显示功率值。
所述单片机模块使用的单片机型号为STM32F103。
所述的信息存储模块为STM32103F的Flash存储器模拟的EEPROM。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1 为本发明实施实例提供的一种半导体激光器恒流驱动系统的整体结构框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1 为本发明实施实例提供的一种半导体激光器恒流驱动系统的整体结构框图。
包括线路滤波器、AC/DC和DC/DC模块、单片机模块、增量式编码器驱动模块、ADC、DAC模块，恒流驱动模块、液晶显示模块、信息存储模块和功率检测模块，所述功率检测模块是一个跨阻放大器，将光电二极管产生的电流值转换为电压值，通过ADC模块将电压值转换为激光功率值。通过单片机模块的串口输入半导体激光器的输出功率值与光电二极管对应的电流值，单片机运算将系数关系存储进入存储模块，便可显示激光输出功率值，所述的增量式编码器通过旋转产生A、B两相高低边沿脉冲信号，通过比较A、B两相信号变化的前后顺序来判别增量式编码器的正反转，设置STM32F103单片机的定时器模块为编码器模式对旋转增量式编码器所产生的脉冲加减计数。单片机模块将计数值作为DAC输出电压的设置值，这样通过调整增量式编码器设置DAC的输出电压值。并且，STM32F103单片机计数器的编码器模式可设置最大计数值，这样可以有效限制DAC的最大电压输出，进而限制设置的半导体激光器(LD)的电流值。DAC的输出电压值设置给运放放大器(U1)的同相输入端，运放放大器U1输出通过取样电阻(R2)反馈给(U1)的反向输入端，由于此时U1运放处于闭环负反馈控制状态，流过激光器(LD)的电流值计算应为DAC输出电压值除以取样电阻R2的电阻值。作为半导体激光器(LD)的恒流驱动电流源，要求电流源输出稳定，在(U1)的反向输入端和输出端接入一个小容量的滤波电容，作用是限制高频增益，保证闭环控制电流的稳定性。
所述的恒流驱动模块中的缓启动和短路保护电路，在系统上电瞬间，GND和-V电平迅速建立，此时(ENABLE)位置为GND电平，(Q3)由于处于开启状态，因而跨接在(LD)两端的电阻非常小，可认为将(LD)短路保护，(Q2)同样处于开启状态，因而DAC输出的电压值此时被拉为-V电平，设置激光电流值即为0。当电容(C2)缓慢充电后，(Q3)栅极电压下降，(Q3)的导通沟道逐渐关闭，失去(LD)短路功能，同时(Q7)导通沟道逐渐关闭，DAC输出设置(LD)电流的电压逐渐增大。缓启动和短路保护并发同步工作，通过匹配(R1)与(C2)值确立时间常数，这样可以最大限度的避免恒流源驱动的浪涌和静电危害。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。