一种半导体激光二极管驱动控制电路的制作方法

本实用新型属于激光光源控制电路技术领域，具体涉及一种半导体激光二极管驱动控制电路。

背景技术：

近年来，半导体激光二极管已在工业及民用测量领域中得到广泛的应用，例如将各种颜色的半导体激光二极管应用在激光投线仪中进行基准的测量。

然而，现有的半导体激光二极管控制电路均采用低功率非集成的连续直流电路，在实际应用中，由于受电路参数及器件封装体积限制，带负载能力较弱，同时，由非集成分立元件构成的电路参数一致性和电路功能单一，不能满足实际使用要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种半导体激光二极管驱动控制电路，用以解决现有技术中存在的带负载能力较弱、功能单一、一致性差的问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种半导体激光二极管驱动控制电路，包括：

驱动模块，用于驱动半导体激光二极管，通过自动功率控制实现半导体激光二极管的恒定光功率输出，或通过恒流输出实时调整半导体激光二极管的光功率；

脉冲调制模块，用于通过脉冲调制信号对所述半导体激光二极管进行脉冲调制驱动，其中：

驱动模块、脉冲调制模块均与所述的半导体激光二极管电连接。

进一步地，所述的驱动控制电路还包括：

稳压模块，与所述的驱动模块、脉冲调制模块电连接，用于对外部输入电源进行稳压后，向驱动模块、脉冲调制模块提供稳定的输出电压，同时进行限流保护。

进一步地，所述的驱动模块包括驱动芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3及二极管D2，其中：

驱动芯片U1的VCC引脚连接所述稳压模块的电压输出端，U1的EN引脚一方面连接所述的脉冲调制模块，另一方面通过电阻R4连接所述的电压输出端；U1的PSET引脚一方面通过电阻R6接地，另一方面通过二极管D2、电阻R3连接所述的半导体激光二极管的PD引脚；U1的COMP引脚通过电容C3接地，U1的GND引脚接地，U1的ILIM引脚通过电阻R5接地，U1的LD引脚连接半导体激光二极管的LD引脚。

进一步地，所述的脉冲调制模块包括脉冲调制芯片J1、电阻R2，其中，脉冲调制芯片J1的VSS引脚接地，J1的VDD引脚连接稳压模块的电压输出端，J1的GP2引脚连接驱动模块，J1的GP3引脚通过电阻R2连接所述的电压输出端。

进一步地，所述的稳压模块包括稳压二极管D1、电阻R1、电容C1、电容C2，其中，电容C2的一端连接外部输入电源，另一端接地；D1的阳极接地，D1的阴极通过电阻R1连接外部输入电源；电容C1的一端接地，另一端连接在D1的阴极并形成电压输出端。

本实用新型具有以下技术特点：

1.本实用新型的驱动控制电路可工作在APC模式和ACC模式，电路功耗低，带载能力强，一致性好。

2.本实用新型可降低半导体激光器在上电时的电压冲击，提高了激光器的使用寿命，同时可加入脉冲调制信号，使半导体激光二极管输出激光波形同脉冲调制信号保持一致，接收距离远。

3.本实用新型的电路板制作体积小，集成度高，另一方面该电路外围元件少，降低自动化加工装配的工艺难度。

4.本实用新型中脉冲调制模块和驱动模块根据不同使用需求可独立或组合工作，功能丰富且稳定性高。

附图说明

图1为本实用新型的电路框架图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行进一步说明。

实施例1

本实施例公开了一种半导体激光二极管驱动控制电路，包括：

驱动模块，用于驱动半导体激光二极管，通过自动功率控制实现半导体激光二极管的恒定光功率输出，或通过恒流输出实时调整半导体激光二极管的光功率；

脉冲调制模块，用于通过脉冲调制信号对所述半导体激光二极管进行脉冲调制驱动，其中：

驱动模块、脉冲调制模块均与所述的半导体激光二极管电连接。

如图1所示，本实施例中的驱动模块与半导体激光二极管U2的PD(光电二极管阳极)引脚、LD(激光二极管阴极)引脚连接，外部输入电源连接半导体激光二极管U2的VCC引脚(光电二极管阴极和激光二极管阳极)，通过自动功率控制的方式对U2的光功率输出进行调节，使U2的光功率输出恒定；另外，本方案中的驱动模块，通过设置采样电流，利用恒流输出实时调整U2的光功率大小，从而使得电路可工作在APC模式(恒功率控制模式)和ACC模式(恒流控制模式)，另外通过脉冲调制模块和驱动模块的组合，使得电路功耗低、带负载能力强、一致性好；而脉冲调制模块和驱动模块根据不同使用需求可独立或组合工作，使电路的功能丰富且稳定性高。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，本实用新型的半导体激光二极管驱动控制电路还可以包括：稳压模块，与所述的驱动模块、脉冲调制模块电连接，用于对外部输入电源进行稳压后，向驱动模块、脉冲调制模块提供稳定的输出电压，同时进行限流保护。

通过稳压模块可以提供稳定的输出电压，使得电路各器件工作稳定，提升电路使用寿命，并且具有限流保护功能，当外部输入电源接反时，使得驱动模块、脉冲调制模块不会损坏。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种具体的驱动模块结构，如图2所示，所述的驱动模块包括驱动芯片U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3及二极管D2，其中：

驱动芯片U1的VCC引脚连接所述稳压模块的电压输出端VDD，U1的EN引脚一方面连接所述的脉冲调制模块，另一方面通过电阻R4连接所述的电压输出端；U1的PSET引脚一方面通过电阻R6接地，另一方面通过二极管D2、电阻R3连接所述的半导体激光二极管的PD引脚；U1的COMP引脚通过电容C3接地，U1的GND引脚接地，U1的ILIM引脚通过电阻R5接地，U1的LD引脚连接半导体激光二极管的LD引脚，U1的VREF引脚悬空。

本实施例中，所述的驱动芯片U1采用型号为HL6006的半导体激光二极管集成驱动芯片。本实施例的驱动模块可以实现APC和ACC两种工作模式，工作原理如下：

芯片U1第1引脚VCC与稳压模块的电压输出端VDD连接，提供U1的工作电压，第2引脚EN为芯片U1的使能端，第3引脚VREF提供芯片的内部电路参考电压，第4引脚PSET用于检测半导体激光二极管U2的反馈电流，第5引脚COMP提供软启动功能，第6引脚为GND，第7引脚ILIM为芯片U1的峰值电流调整端，第8引脚LD连接半导体激光二极管U2阴极，该芯片集成度高，封装体积小，最大工作电流500mA。

接入外部电源VCC和半导体激光二极管U2后，将电阻R4短接或放置0欧姆电阻，使得芯片U1的第2引脚与第1引脚连通后，第2引脚为高电平，芯片U1进入导通状态，电压经第5引脚的下拉电容C3后再连接芯片内部晶体管控制端，从而缓慢控制芯片U1的工作状态，芯片U1与半导体激光二极管U2串联，使得半导体激光二极管U2的工作电流缓慢增加并开始发光，同时半导体激光二极管U2的PD端会产生微弱电流；芯片U1第4引脚通过检测该电流的大小，经芯片U1内部的负反馈电路处理，从而实现半导体激光二极管U2的恒定功率输出(APC模式，即通过半导体激光二极管U2的PD端实时监测U2的光功率大小，并通过负反馈电路实时调整U2的光功率大小)。使用电阻R6调节反馈电路，用于调节半导体激光二极管U2的输出光功率；使用电阻R5调节芯片U1内部电流采样基准，用于控制电路的峰值电流。根据半导体激光二极管U2的工作特性，为实现APC模式的正常工作，需要设置芯片U1的峰值电流必须大于半导体激光二极管U2的工作电流。

在APC模式下，若将U2的PD引脚的下拉电阻R6短接或放置0欧姆电阻，通过半导体激光二极管U2的电流会增大，此时，需要设置芯片U1的峰值电流，即通过电阻R5调节激光半导体激光二极管U2的恒定电流输出(ACC模式，即通过调整芯片U1第7管脚的下拉电阻作为半导体激光二极管U2的电流采样大小，通过恒流输出实时调整激光二极管的光功率大小)。

在本实施例中，设置二极管D2可以防止外部输入电源反接时对半导体激光二极管U2的损坏，而当半导体激光二极管U2或驱动电路出现异常时，通过电阻R3来监测半导体激光二极管U2的工作状态，即通过U2的PD端给外部输出一个电压信号，该信号可通过外部电路进行识别处理。

实施例4

在实施例1或3的基础上，本实施例提供了一种脉冲调制模块电路结构，如图2所示，所述的脉冲调制模块包括脉冲调制芯片J1、电阻R2，其中，脉冲调制芯片J1的VSS引脚接地，J1的VDD引脚连接稳压模块的电压输出端VDD，J1的GP2引脚连接驱动模块(中芯片U1的EN端)，J1的GP3引脚通过电阻R2连接所述的电压输出端；J1的GP0引脚、GP1引脚悬空。

本实施例中，所示的脉冲调制芯片J1采用单片机，例如采用型号为PIC10F200的单片机，可编程输出PWM信号，该PWM信号的波形相位同半导体激光二极管的输出激光波形相位保持一致。本实施例中的脉冲调制模块可实现通过脉冲调制信号对半导体激光二极管U2进行脉冲调制驱动，工作原理如下：

由于脉冲调制芯片J1的第4引脚GP2输出为固定频率和占空比的PWM方波信号，将电阻R4短接，即使得芯片U1的第2引脚单独连接脉冲调制芯片J1输出的方波信号，通过控制该方波信号的高低电平可控制U1芯片的工作状态。

在驱动模块的APC模式和ACC模式下，均可配合脉冲调制模块，即所述的方波信号的高电平可使芯片U1进入导通状态，根据芯片U1驱动原理，半导体激光二极管U2可正常工作，反之，方波信号的低电平使芯片U1进入截止状态，半导体激光二极管U2不能工作，即可实现脉冲调制信号控制半导体激光二极管U2的工作状态。

实施例5

本实施例中提供了一种具体的稳压模块的电路结构，如图2所示，所述的稳压模块包括稳压二极管D1、电阻R1、电容C1、电容C2，其中，电容C2的一端连接外部输入电源，另一端接地；D1的阳极接地，D1的阴极通过电阻R1连接外部输入电源VCC；电容C1的一端接地，另一端连接在D1的阴极并形成电压输出端VDD。

根据稳压二极管D1工作特性，接通外部输入电源VCC后，D1阴极可稳定输出VDD电压，给驱动模块中的U1芯片和脉冲调制模块中的J1芯片供电；采用该供电方式还可以防止电源反接时对芯片的损坏，即当电源反接时，该稳压模块的输出电流受R1电阻限流控制，故U1芯片和J1芯片不会被损坏。本实施例中，所述的外部输入电源VCC为7.5V的直流电源，则电压输出端VDD的电压为3.6V；所述稳压二极管D1的型号为MM5Z3V6T1G。

以上所述的具体实施例，仅对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行进一步详细说明，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的基本原理之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。