一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块的制作方法

本发明属于电子设备的技术领域。特别涉及一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块。

背景技术：

光纤激光器以其效率高、散热好、光束质量好、结构简单、体积小、质量轻等优点被广泛应用于国防、军工、高精度工业加工等领域。光纤激光器基本组成为泵浦源、光纤增益介质和光学谐振腔。其中泵浦源是整个光纤激光器系统最基础的部件，对光纤激光器系统的整体性能有着重要影响。泵浦源主要由大功率半导体激光二极管和驱动与控制电路构成，由于半导体激光二极管是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，对于电冲击的承受能力较差，其驱动电流的微小变化将导致输出性能参数(如激射波长，噪声性能，模式跳动)和输出光功率的极大变化，这些变化直接影响泵浦源输出激光的质量。因此，在实际应用中对半导体激光器的驱动与控制电路有着极高的要求。具体来说，对驱动与控制电路的主要要求如下：1、驱动电流的稳定度要高；2、具有上电冲击保护、过流保护、超温保护等完善的保护措施；3、效率要高，在激光二极管的电光转换效率一定时，驱动器自身效率会影响整个激光器系统的整体效率，因此驱动器内部损耗要尽可能地小；4、由于激光二极管经常以阵列方式工作，因此其等效阻抗是不确定的，当激光器阵列的等效阻抗发生变化时，驱动器要能主动适应负载的变化。

与本申请最接近的现有技术是专利号为zl200710056012.6的中国专利“大功率激光二极管驱动器”(本课题组早期申请的)。该专利利用末级场效应管(也称mos管)的非线性特点，采用深度负反馈技术，通过对输出电流进行取样并反馈，使输出驱动电流的稳定度大大提高，同时，该专利还实现了软启动保护、限流保护等功能。

但上述专利中的方案还存在诸多缺点：

首先，zl200710056012.6公开的驱动器负载适应能力差。当所驱动的激光二极管(或阵列)的等效阻抗增大时会导致末级控制电流输出的mos管进入饱和区，进而导致最大输出电流迅速下降，无法保持恒流驱动；而当负载等效阻抗减小时则会使mos管进入到欠压区(因为负载小，负载两端产生的电压也小，在本领域内称为欠压)，由于mos管与负载同处一个串联回路中，且mos管是非线性器件，因此负载电压的减小导致mos管自动承担回路多余的电压，进而导致mos管的内部功耗急剧上升，而这种功耗属于驱动器的“副产物”，对系统百害而无一利：一方面管功耗的增加会使管子温度急剧升高而增加管子烧坏的风险(降低仪器的使用寿命)，另一方面当负载变化时不能及时调整功率供给导致整个驱动器的效率大幅度降低，造成功率的浪费，这在将激光器系统用于移动设备时是非常不利的。因为在移动平台上工作时，为了保证系统的续航时间，效率往往是需要重点考虑的一项指标。

其次，zl200710056012.6没有过流断电和超温断电的保护功能，一旦限流模块失效时会导致输出驱动电流超过安全电流的风险，造成被驱动的激光二极管的损坏。

综上，现有的激光二极管驱动技术还需要进一步完善。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺点，提供一种能够阻抗自适应的激光二极管驱动器，当所驱动的激光二极管或激光二极管阵列的等效阻抗发生变化时，能够自动调节驱动器内部的参数，以适应负载的阻抗变化，保持高效率，且具备过流断电及超温断电等多重安全保护功能。

本发明的具体的技术方案是：

一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块，结构有前面板15、程控模块10、单片机模块1、数模转换模块2、功率输出模块3、模数转换模块11、软启动模块12和电源管理模块14；其特征在于，结构还有负载判断模块4、延时补偿模块5、电压跟踪模块6、过流判断模块7、断电保护模块8、超温判断模块9和参考电压模块13；其中，单片机1分别与程控模块10、模数转换模块11、数模转换模块2相连，数模转换模块2与功率输出模块3相连，软启动模块12与功率输出模块3相连，功率输出模块3分别与模数转换模块11、负载判断模块4、过流判断模块7相连，参考电压模块13与负载判断模块4相连，负载判断模块4与延时补偿模块5相连，延时补偿模块5与电压跟踪模块6相连，电压跟踪模块6与功率输出模块3相连，过流判断模块7、超温判断模块9均与断电保护模块8相连，断电保护模块8分别与功率输出模块3和电压跟踪模块6相连；电源管理模块14是能将市电交流电转换成直流电压的电路，为各模块提供vcc、vcc/2、vdd三种直流电压；

所述的功率输出模块3的结构为：继电器ek1的开关的一端作为功率输出模块3的第一个输入端，记为端口pwr-in1，另一端接场效应管q1的漏极，并作为功率输出模块3的第一个输出端，记为端口pwr-out1，继电器ek1的线圈的一端接电源vdd，另一端作为功率输出模块3的第二个输入端，记为端口pwr-in2，场效应管q1的栅极与运放u1a的输出端相连，源极作为功率输出模块3的第二个输出端，记为端口pwr-out2，电阻r1的一端接运放u1a的同相输入端，并作为功率输出模块3的第三个输入端，记为端口pwr-in3，电阻r1的另一端作为功率输出模块3的第四个输入端，记为端口pwr-in4，与数模转换模块2的输入端相连，运放u1a的反相输入端与电容c1的一端和电阻r2的一端相连，电容c1的另一端与运放u1a的输出端相连，电阻r2的另一端与滑动变阻器w1的一端、滑动变阻器w1的滑线端及运放u1b的输出端相连，滑动变阻器w1的另一端与电阻r3的一端相连，电阻r3的另一端与运放u1b的反相输入端和电阻r4的一端相连，电阻r4的另一端接地，运放u1b的同相输入端与电阻rs的一端相连，并作为功率输出模块3的第三个输出端，记作端口pwr-out3，电阻rs的另一端接地；

所述的负载判断模块4的结构为：运放u2a的同相输入端作为负载判断模块4的第一个输入端，记作端口vjdg-in1，与功率输出模块3的端口pwr-out1相连，运放u2a的反相输入端与运放u2a的输出端和电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与电阻r6的一端和运放u3a的同相输入端相连，电阻r6的另一端接地，运放u3a的输出端与电阻r8的一端和电阻r9的一端相连，电阻r8的另一端与运放u3a的反相输入端和电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端与运放u2b的反相输入端和运放u2b的输出端相连，运放u2b的同相输入端作为负载判断模块4的第二个输入端，记作端口vjdg-in2，与功率输出模块3的端口pwr-out2相连，电阻r9的另一端与电阻r10的一端和运放u3b的同相输入端相连，电阻r10的另一端接电源vcc/2，运放u3b的输出端与电阻r12的一端相连，并作为负载判断模块4的输出端，记作端口vjdg-out，与延时补偿模块5的输入端相连，电阻r12的另一端与运放u3b的反相输入端和r11的一端相连，电阻r11的另一端与运放u4b的输出端和运放u4b的反相输入端相连，运放u4b的同相输入端与滑动变阻器w2的滑线端相连，滑动变阻器w2的一端接地，另一端作为负载判断模块4的第三个输入端，记作端口vjdg-in3，与参考电压模块13的输出端相连；

所述的参考电压模块13的结构为：电阻r51的一端接电源vcc，另一端与稳压二极管d6的负极和滑动变阻器w6的一端相连，稳压二极管d6的正极和滑动变阻器w6的另一端接地，滑动变阻器w6的滑线端与运放u7b的同相输入端相连，运放u7b的反相输入端与运放u7b的输出端相连，并作为参考电压模块13的输出端，记作端口vref-out，与负载判断模块4的端口vjdg-in3相连；

所述的延时补偿模块5的结构为：电阻r13的一端与电阻r18的一端相连，并作为延时补偿模块5的输入端，记作端口vdly-in，与负载判断模块4的端口vjdg-out相连，电阻r13的另一端与运放u4a的反相输入端和电阻r15的一端相连，运放u4a的同相输入端与电阻r14的一端相连，电阻r14的另一端接电源vcc/2，电阻r15的另一端与运放u4a的输出端和电阻r16的一端相连，电阻r16的另一端与电阻r17的一端、电阻r21的一端和运放u5a的反相输入端相连，电阻r17的另一端与运放u5a的输出端相连，并作为延时补偿模块5的输出端，记作端口vdly-out，与电压跟踪模块6的第二个输入端相连，运放u5a的同相输入端与电阻r22的一端相连，电阻r22的另一端与电源vcc/2相连，电阻r21的另一端与电阻r20的一端、电容c2的一端和运放u5b的输出端相连，电阻r20的另一端与电容c2的另一端、运放u5b的反相输入端及电阻r18的另一端相连，电阻r19的一端接运放u5b的同相输入端，另一端接vcc/2；

所述的电压跟踪模块6的结构为，电阻r23的一端接电源vcc/2，另一端与运放u6a的反向输入端相连，运放u6a的同相输入端与电阻r24的一端、电阻r25的一端相连，电阻r24的另一端与运放u6a的输出端相连，电阻r25的另一端与运放u6b的输出端相连，电阻r26的一端与运放u6a的输出端相连，另一端与运放u6b的反向输入端相连；电阻r27的一端与运放u6b的同向输入端相连，另一端接电源vcc/2；电容c3的一端及电阻r28的一端与运放u6b的反向输入端相连，另一端与运放u6b的输出端相连，运放u6b的输出端与电阻r29的一端相连，电阻r29的另一端与运放u7a的同相输入端相连，并作为电压跟踪模块6的第一个输入端，记为端口vflw-in1，与断电保护模块8的第二个输出端相连；电阻r30的一端与运放u7a的同向输入端相连，另一端作为电压跟踪模块6的第二个输入端，记为端口vflw-in2，与延时补偿模块5的端口vdly-out相连；电阻r31的一端与运放u7a的反向输入端相连，另一端接电源vcc/2；运放u7a的输出端与场效应管q2的栅极相连，场效应管q2的漏极接电源vcc，源极接电感l1的一端和二极管d1的负极，二极管d1的正极接地，电感l1的另一端与电解电容c4的正极、电解电容c5的正极、电容c6的一端、电容c7的一端均相连，并作为电压跟踪模块6的输出端，记为端口vflw-out，与功率输出模块3的端口pwr-in1相连；电解电容c4的负极、电解电容c5的负极、电容c6的另一端以及电容c7的另一端均接地；

所述的过流判断模块7的结构为，运放u9a的同向输入端作为过流判断模块7的输入端，记为端口oc-in，与功率输出模块3的端口pwr-out3相连；电阻r35的一端与运放u9a的反向输入端相连，另一端接地；电阻r36的一端与运放u9a的反向输入端相连，另一端与滑动变阻器w3的一端相连；滑动变阻器w3的另一端和滑线端与运放u9a的输出端及运放u9b的同向输入端相连；滑动变阻器w4的一端接电源vdd，另一端接地，滑线端与运放u9b的反向输入端相连；运放u9b的输出端作为过流判断模块7的输出端，记为端口oc-out，与断电保护模块的一个输入端相连；

所述的断电保护模块8的结构为，与非门u8a的两个输入端分别作为断电保护模块8的两个输入端，记为端口brk-in1和端口brk-in2，并分别与过流判断模块7的输出端、超温判断模块9的输出端相连，与非门u8a的输出端接与非门u8b的一个输入端，与非门u8b的另一个输入端接与非门u8c的输出端，与非门u8b的输出端接与非门u8c的一个输入端和场效应管q3的栅极，与非门u8c的另一个输入端接电容c8的一端和电阻r33的一端，电阻r33的另一端接开关k1的一端和电阻r32的一端，电阻r32的另一端接电源vdd，开关k1的另一端和电容c8的另一端均接地；场效应管q3的源极接地，电阻r34的一端作为断电保护模块8的第一个输出端，记为端口brk-out1，并与功率输出模块3的端口pwr-in2相连，电阻r34的另一端接场效应管q3的漏极，并作为断电保护模块8的第二个输出端，记为端口brk-out2，端口brk-out2同时与功率输出模块3的端口pwr-in3和电压跟踪模块6的端口vflw-in1相连；

所述的超温判断模块9的结构为，稳压二极管d2的负极接电源vdd，正极接运放u10b的同相输入端，运放u10b的反相输入端与电容c9的一端、电阻r38的一端及二极管q4的射极相连，电阻r38的另一端接电源vdd，电容c9的另一端接运放u10b的输出端和电阻r39的一端，电阻r39的另一端接三极管q4的基极，三极管q4的集电极与运放u10a的反相输入端相连，并作为超温判断模块9的一个输入端，记为端口ot-in1，电阻r37的一端与运放u10b的同相输入端相连，另一端作为超温判断模块9的另一个输入端，记为端口ot-in2，端口ot-in1、端口ot-in2分别与前面板15中的热敏电阻输入端口1411的两个端子相连；滑动变阻器w5的一端与电源vdd相连，另一端接地，滑线端与运放u10a的同向输入端相连；运放u10a的输出端作为超温判断模块9的输出端，记为ot-out，与断电保护模块8的另一个输入端相连。

所述的前面板15的结构包括：rs232接口151、电源开关152、启动开关153、复位按钮154、电流输出接口155、热敏电阻输入接口156。

在本发明的一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块中，所述的电源vcc、电源vcc/2、电源vdd分别优选48v、24v和5v。

在本发明的一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块中，所述的延时补偿模块5的电路参数优选如下：电阻r13、r14为4k，r15为40k，r16、r21为20k，r17、r20为10k，r18、r19为1k，r22为5.1k，电容c2为5pf。

有益效果：

1、本发明利用负载判断模块、延时补偿模块和电压跟踪模块协同工作，实现驱动器对负载阻抗的自适应，使得负载阻抗在大范围变化时，驱动器均能安全、稳定、高效地工作。

2、本发明在设计负载判断模块时，采用特殊的无损检测技术，在既不影响功率输出模块的输出电流又不影响实际负载的前提下实现对负载变化的有效判断。

3、本发明具有断电保护功能，通过对输出电流和激光器工作温度的双重监测，当输出电流超过预设的安全值或者激光器的工作温度超过安全温度后，迅速切断功率输出模块的供电回路，且同时把功率输出模块及电压跟踪模块的控制信号均锁死到0，实现对系统的多方位保护，大大提高了系统的安全性。

4、本发明的断电保护采用单向触发机制，一旦断电保护被触发，需要排除故障后手动复位才能正常输出电流，以防止断电保护模块在安全值附近反复动作，进一步提高了系统的安全性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的前面板布局示意图。

图3是本发明的功率输出模块3的原理图。

图4是本发明的负载判断模块4的原理图。

图5是本发明的延时补偿模块5的原理图。

图6是本发明的电压跟踪模块6的原理图。

图7是本发明的过流判断模块7的原理图。

图8是本发明的断电保护模块8的原理图。

图9是本发明的超温判断模块9的原理图。

图10是本发明的软启动模块12的原理图。

图11是本发明的参考电压模块13的原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的工作原理作进一步说明，附图中所标示的参数为各实施例选用的优选参数，而不是对本专利的保护范围的限制。

实施例1本发明的整体结构

本发明的整体结构如图1所示，一种程控式阻抗自适应激光二极管驱动模块，结构有单片机模块1、数模转换模块2、功率输出模块3、负载判断模块4、延时补偿模块5、电压跟踪模块6、过流判断模块7、断电保护模块8、超温判断模块9、程控模块10、模数转换模块11、软启动模块12、参考电压模块13、电源管理模块14和前面板15；其中，单片机1分别与程控模块10、模数转换模块11、数模转换模块2相连，数模转换模块2与功率输出模块3相连，软启动模块12与功率输出模块3相连，功率输出模块3分别与模数转换模块11、负载判断模块4、过流判断模块7相连，参考电压模块13与负载判断模块4相连，负载判断模块4与延时补偿模块5相连，延时补偿模块5与电压跟踪模块6相连，电压跟踪模块6与功率输出模块3相连，过流判断模块7、超温判断模块9均与断电保护模块8相连，断电保护模块8分别与功率输出模块3和电压跟踪模块6相连；电源管理模块14是能将市电交流电转换成直流电压的电路，为各模块提供vcc、vcc/2、vdd三种直流电压。

实施例2本发明的功率输出模块

所述的功率输出模块3的原理电路图如图3所示，继电器ek1的开关的一端作为功率输出模块3的第一个输入端，记为端口pwr-in1，另一端接场效应管q1的漏极，并作为功率输出模块3的第一个输出端，记为端口pwr-out1，继电器ek1的线圈的一端接电源vdd，另一端作为功率输出模块3的第二个输入端，记为端口pwr-in2，场效应管q1的栅极与运放u1a的输出端相连，源极作为功率输出模块3的第二个输出端，记为端口pwr-out2，电阻r1的一端接运放u1a的同相输入端，并作为功率输出模块3的第三个输入端，记为端口pwr-in3，电阻r1的另一端作为功率输出模块3的第四个输入端，记为端口pwr-in4，与数模转换模块2的输入端相连，运放u1a的反相输入端与电容c1的一端和电阻r2的一端相连，电容c1的另一端与运放u1a的输出端相连，电阻r2的另一端与滑动变阻器w1的一端、滑动变阻器w1的滑线端及运放u1b的输出端相连，滑动变阻器w1的另一端与电阻r3的一端相连，电阻r3的另一端与运放u1b的反相输入端和电阻r4的一端相连，电阻r4的另一端接地，运放u1b的同相输入端与电阻rs的一端相连，并作为功率输出模块3的第三个输出端，记作端口pwr-out3，电阻rs的另一端接地。

功率输出模块3在数模转换器2输出的电压的控制下，将电压转换成对应的输出电流，通过前面板15的电流输出接口155输出至负载。

实施例3本发明的负载判断模块

所述的负载判断模块4的原理电路如图4所示，运放u2a的同相输入端作为负载判断模块4的第一个输入端，记作端口vjdg-in1，与功率输出模块3的端口pwr-out1相连，运放u2a的反相输入端与运放u2a的输出端和电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与电阻r6的一端和运放u3a的同相输入端相连，电阻r6的另一端接地，运放u3a的输出端与电阻r8的一端和电阻r9的一端相连，电阻r8的另一端与运放u3a的反相输入端和电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端与运放u2b的反相输入端和运放u2b的输出端相连，运放u2b的同相输入端作为负载判断模块4的第二个输入端，记作端口vjdg-in2，与功率输出模块3的端口pwr-out2相连，电阻r9的另一端与电阻r10的一端和运放u3b的同相输入端相连，电阻r10的另一端接电源vcc/2，运放u3b的输出端与电阻r12的一端相连，并作为负载判断模块4的输出端，记作端口vjdg-out，与延时补偿模块5的输入端相连，电阻r12的另一端与运放u3b的反相输入端和r11的一端相连，电阻r11的另一端与运放u4b的输出端和运放u4b的反相输入端相连，运放u4b的同相输入端与滑动变阻器w2的滑线端相连，滑动变阻器w2的一端接地，另一端作为负载判断模块4的第三个输入端，记作端口vjdg-in3，与参考电压模块13的输出端相连。

当本发明所驱动的负载发生变化时，由于本发明输出为恒流，因此会导致负载两端电压发生变化，功率输出模块3中的场效应管由于其非线性特点则会调整自身所分担的电压，因此该负载判断模块4通过端口vjdg-in1、vjdg-in2检测场效应管q1两端(即功率输出模块3中的端口pwr-out1和pwr-out2)的电压变化实现对负载变化的判断：负载变大时，负载两端电压增大，进而q1两端的电压变小；负载变小时，负载两端电压变小，q1两端电压则变大。由于q1与负载同处于一个输出回路中，因此流过q1的电流的微小变化都会影响输出至负载的电流的稳定度，因此在对q1两端电压进行检测时要求尽量不能影响流过q1的电流，本发明的负载判断模块4采用高阻抗无损检测的设计，既保证对q1两端电压的检测达到极高精度，又保证检测电压时完全不影响流过q1的电流。检测出的q1两端的电压与端口vjdg-in3处的参考电压(来自参考电压模块13)进行比较求差，其差值决定了后级电压跟踪模块所要调整的电压量。

实施例4本发明的参考电压模块

所述的参考电压模块13的原理电路如图11所示，电阻r51的一端接电源vcc，另一端与稳压二极管d6的负极和滑动变阻器w6的一端相连，稳压二极管d6的正极和滑动变阻器w6的另一端接地，滑动变阻器w6的滑线端与运放u7b的同相输入端相连，运放u7b的反相输入端与运放u7b的输出端相连，并作为参考电压模块13的输出端，记作端口vref-out，与负载判断模块4的端口vjdg-in3相连。

实施例5本发明的延时补偿模块

由于后级的电压跟踪模块6中的电感、电容网络存在延时效应，因此在负载判断模块4检测出负载的变化到最终电压跟踪模块6作出适应性调整不可避免地会出现一定的延时，因此本发明采取了延时补偿设计，通过延时补偿模块5消除该延时，使电压跟踪模块6的电压适应性调整与负载判断模块4的检测完全处于同步工作，以实现精确有效的控制。所述的延时补偿模块5的原理电路如图5所示，电阻r13的一端与电阻r18的一端相连，并作为延时补偿模块5的输入端，记作端口vdly-in，与负载判断模块4的端口vjdg-out相连，电阻r13的另一端与运放u4a的反相输入端和电阻r15的一端相连，运放u4a的同相输入端与电阻r14的一端相连，电阻r14的另一端接电源vcc/2，电阻r15的另一端与运放u4a的输出端和电阻r16的一端相连，电阻r16的另一端与电阻r17的一端、电阻r21的一端和运放u5a的反相输入端相连，电阻r17的另一端与运放u5a的输出端相连，并作为延时补偿模块5的输出端，记作端口vdly-out，与电压跟踪模块6的第二个输入端相连，运放u5a的同相输入端与电阻r22的一端相连，电阻r22的另一端与电源vcc/2相连，电阻r21的另一端与电阻r20的一端、电容c2的一端和运放u5b的输出端相连，电阻r20的另一端与电容c2的另一端、运放u5b的反相输入端及电阻r18的另一端相连，电阻r19的一端接运放u5b的同相输入端，另一端接vcc/2。

实施例6本发明的电压跟踪模块

所述的电压跟踪模块6的原理电路如图6所示，电阻r23的一端接电源vcc/2，另一端与运放u6a的反向输入端相连，运放u6a的同相输入端与电阻r24的一端、电阻r25的一端相连，电阻r24的另一端与运放u6a的输出端相连，电阻r25的另一端与运放u6b的输出端相连，电阻r26的一端与运放u6a的输出端相连，另一端与运放u6b的反向输入端相连；电阻r27的一端与运放u6b的同向输入端相连，另一端接电源vcc/2；电容c3的一端及电阻r28的一端与运放u6b的反向输入端相连，另一端与运放u6b的输出端相连，运放u6b的输出端与电阻r29的一端相连，电阻r29的另一端与运放u7a的同相输入端相连，并作为电压跟踪模块6的第一个输入端，记为端口vflw-in1，与断电保护模块8的第二个输出端相连；电阻r30的一端与运放u7a的同向输入端相连，另一端作为电压跟踪模块6的第二个输入端，记为端口vflw-in2，与延时补偿模块5的端口vdly-out相连；电阻r31的一端与运放u7a的反向输入端相连，另一端接电源vcc/2；运放u7a的输出端与场效应管q2的栅极相连，场效应管q2的漏极接电源vcc，源极接电感l1的一端和二极管d1的负极，二极管d1的正极接地，电感l1的另一端与电解电容c4的正极、电解电容c5的正极、电容c6的一端、电容c7的一端均相连，并作为电压跟踪模块6的输出端，记为端口vflw-out，与功率输出模块3的端口pwr-in1相连；电解电容c4的负极、电解电容c5的负极、电容c6的另一端以及电容c7的另一端均接地。

电压跟踪模块6将电源管理模块14提供的电压vcc自动调节后输出到功率输出模块3的端口pwr-in1，作为功率输出模块3的电流输出回路的功率电压，该电压会跟随负载的变化，在负载发生变化时，使得端口pwr-in1处的电压既不会因为负载减小而出现冗余也不会因为负载变大而不足，始终工作于“临界状态”，保证了整个系统的最大效率。

实施例7本发明的过流判断模块

所述的过流判断模块7的原理电路如图7所示，运放u9a的同向输入端作为过流判断模块7的输入端，记为端口oc-in，与功率输出模块3的端口pwr-out3相连；电阻r35的一端与运放u9a的反向输入端相连，另一端接地；电阻r36的一端与运放u9a的反向输入端相连，另一端与滑动变阻器w3的一端相连；滑动变阻器w3的另一端和滑线端与运放u9a的输出端及运放u9b的同向输入端相连；滑动变阻器w4的一端接电源vdd，另一端接地，滑线端与运放u9b的反向输入端相连；运放u9b的输出端作为过流判断模块7的输出端，记为端口oc-out，与断电保护模块的一个输入端相连。

该模块实时检测功率输出模块输出的电流值，并与设定的安全值(由图中的滑动变阻器w3设置)进行比较，当实际输出的电流超过设定的安全值时，会通过端口oc-out输出过流信号，用来触发断电保护模块8执行断电动作。

实施例8本发明的断电保护模块

本发明的断电保护模块8的原理电路如图8所示，与非门u8a的两个输入端分别作为断电保护模块8的两个输入端，记为端口brk-in1和端口brk-in2，并分别与过流判断模块7的输出端、超温判断模块9的输出端相连，与非门u8a的输出端接与非门u8b的一个输入端，与非门u8b的另一个输入端接与非门u8c的输出端，与非门u8b的输出端接与非门u8c的一个输入端和场效应管q3的栅极，与非门u8c的另一个输入端接电容c8的一端和电阻r33的一端，电阻r33的另一端接开关k1的一端和电阻r32的一端，电阻r32的另一端接电源vdd，开关k1的另一端和电容c8的另一端均接地；场效应管q3的源极接地，电阻r34的一端作为断电保护模块8的第一个输出端，记为端口brk-out1，并与功率输出模块3的端口pwr-in2相连，电阻r34的另一端接场效应管q3的漏极，并作为断电保护模块8的第二个输出端，记为端口brk-out2，端口brk-out2同时与功率输出模块3的端口pwr-in3和电压跟踪模块6的端口vflw-in1相连。

该模块的两个输入端口分别监测过流判断模块7的“过流信号”和超温判断模块9的“超温信号”，其中有任意一个信号出现高电平时，均会触发断电动作，即控制场效应管q3导通，端口brk-out1与功率输出模块3中的端口pwr-in2相连，将触发功率输出模块3中的继电器ek1将开关断开，切断输出电流回路中的能量来源；而端口brk-out2同时与功率输出模块3的端口pwr-in3、电压跟踪模块6的端口vflw-in1相连，使端口pwr-in3、端口vflw-in1处电压同时被限制为0，同时切断了功率输出模块3和电压跟踪模块6的控制电压，进一步提高了断电的有效性和安全性。同时断电保护模块8还采取了单向不可逆触发方式，一旦断电信号出现触发了断电动作，即使断电信号消失了，也不会立刻解除断电状态，而是需要通过手动按动开关k1(即前面板15上的复位按钮154)才能解除断电状态，以防止触发信号在安全值临界点附近反复触发。

实施例9本发明的超温判断模块

所述的超温判断模块9的原理电路如图9所示，稳压二极管d2的负极接电源vdd，正极接运放u10b的同相输入端，运放u10b的反相输入端与电容c9的一端、电阻r38的一端及二极管q4的射极相连，电阻r38的另一端接电源vdd，电容c9的另一端接运放u10b的输出端和电阻r39的一端，电阻r39的另一端接三极管q4的基极，三极管q4的集电极与运放u10a的反相输入端相连，并作为超温判断模块9的一个输入端，记为端口ot-in1，电阻r37的一端与运放u10b的同相输入端相连，另一端作为超温判断模块9的另一个输入端，记为端口ot-in2，端口ot-in1、端口ot-in2分别与前面板15中的热敏电阻输入端口1411的两个端子相连；滑动变阻器w5的一端与电源vdd相连，另一端接地，滑线端与运放u10a的同向输入端相连；运放u10a的输出端作为超温判断模块9的输出端，记为ot-out，与断电保护模块8的另一个输入端相连。

激光器在被驱动时会发热，使用不当(如散热系统故障、驱动电流过大等)则会导致激光器的管芯温度持续升高，进而烧坏激光器，因此大部分激光器内部都会集成一个热敏电阻用于监测激光器的温度，本发明提供了超温断电功能，端口ot-in1和端口ot-in2分别与前面板15上的热敏电阻输入端口156的两个端子相连(不需要区分正负极)，使用时热敏电阻输入端口156与被驱动的激光器内部集成的热敏电阻相连，以检测激光器的温度，当温度超过设定的安全值(由图中滑动变阻器w5设置)时，通过端口ot-out输出超温信号，以触发断电保护模块8执行断电动作。提高了系统的安全性。

实施例10本发明的软启动模块

为了减小上电电流对激光器的冲击，在激光器驱动器中需要采取软启动方式，软启动可参考现有常规技术进行设计，也可使用本实施例提供的结构，其原理电路如图10所示，开关k2(即前面板15上的启动按钮153)的一端接电源vdd和电阻r40的一端以及电阻r41的一端，电阻r40的另一端接二极管d3的阳极、电阻r43的一端和电阻r44的一端，电阻r41的另一端接电阻r42的一端和运放u11a的反相输入端，电阻r42的另一端接地，电阻r44的另一端接地，电阻r43的另一端接运放u11a的同相输入端，开关k2的另一端接二极管d3的阴极和电阻r45的一端，电阻r45的另一端接接地，运放u11a的正电源端接地，负电源端接电源vdd和电阻r48的一端，电阻r48的另一端接三极管q6的发射极，三极管q6的集电极接场效应管q7的栅极和电阻r50的一端以及电容c11的一端，电阻r50的另一端和电容c11的另一端接地，场效应管q7的源极接地，漏极作为软启动模块12的输出端，记为端口sst-out，接功率输出模块3的端口pwr-in3，pwr-in3，场效应管的源极s接电阻r62的另一端和电容c11的另一端以及地，三极管q6的基极接电阻r49的一端，电阻r49的另一端接运放u11a的输出端和电阻r47的一端，电阻r47的另一端接场效应管q5的漏极，场效应管q5的源极接地，栅极接二极管d4的正极、电容c10的一端、二极管d5的负极以及电阻r46的一端，电阻r46的另一端和二极管d5的正极接地，二极管d4的负极和电容c10的另一端接电源vdd。

实施例11本发明的前面板

本发明的前面板15的结构如图2所示，包括：rs232接口151、电源开关152、启动开关153、复位按钮154、电流输出接口155、热敏电阻输入接口156。使用时，本装置的程控模块10可以通过前面板15上的rs232接口151与上位机进行通信，以实现远程控制，电流输出接口155用于向激光器输出驱动电流，热敏电阻输入接口156用于接收激光器的热敏电阻反馈信号进行温度监测。