激光器恒流源驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种激光器恒流源驱动电路，包括：电源模块、恒流源驱动模块、过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路、开关电路模块和多点控制模块。本实用新型的激光器恒流源驱动电路通过恒流源驱动模块为负载提供恒流源达到驱动负载的目的，外部阻抗变化对其输出电流影响小；本实用新型的激光器恒流源驱动电路具有过流保护电路、过压保护电路和过热保护电路，在恒流源驱动模块输出电流过大、恒流源驱动模块功率场效应管过压或过热的情况下，通过控制开关电路模块的断开保护负载激光器，避免其烧毁。
【专利说明】激光器恒流源驱动电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种驱动电路，具体涉及一种激光器恒流源驱动电路。
【背景技术】
[0002] 半导体激光器非常的精密、昂贵，而且对驱动电流的稳定性要求很高。因此，驱动 电路就显得尤为重要。半导体激光器对电流、电压有严格的要求，一旦出现过压或者过流现 象会导致激光器烧毁。为了保障激光器的使用安全，激光器的最大电流和最大电压都有严 格的控制。另外，驱动电路中的功率场效应管在过压或者过热状态时容易被击穿，功率场效 应管被击穿后，会造成电源电压直接加载到负载(半导体激光器）两端，从而瞬间烧毁激光 器。
[0003] 因此，防止激光器因驱动电路过流、过压和过热而烧毁成为本领域亟待解决的技 术问题。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提出一种激光器恒流源驱动电 路，解决现有技术中激光器因驱动电路过流、过压和过热而烧毁的技术问题。
[0005] 本实用新型的技术方案包括一种激光器恒流源驱动电路，包括：
[0006] 电源模块；
[0007] 与所述电源模块相连、并根据所述电源模块的驱动电压控制激光器驱动电流的恒 流源驱动模块，所述恒流源驱动模块包括至少一个功率场效应管；
[0008] 检测所述恒流源驱动模块输出电流、并输出电流检测信号的过流保护电路；
[0009] 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管输出电压、并输出电压检测信号的过压 保护电路；
[0010] 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管温度、并输出温度检测信号的过热保护 电路；
[0011] 开关电路模块；以及
[0012] 接收所述过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路的检测信号并根据该检测 信号控制所述开关电路模块连通或断开的多点控制模块。
[0013] 优选地，所述恒流源驱动模块包括稳压单元、与稳压单元相连的电压跟随单元、与 电压跟随单元相连的分压单元、第一积分单元、第二积分单元、第一功率场效应管和第二功 率场效应管；所述分压单元的输出端分别接入所述第一积分单元和所述第二积分单元，所 述第一积分单元的输出端与第一功率场效应管的栅极相连；所述第二积分单元的输出端与 第二功率场效应管的栅极相连。
[0014] 优选地，所述第一功率场效应管和所述第二功率场效应管均为IRF1405。
[0015] 优选地，所述电源模块包括直流恒压源、DC/DC转换单元、滤波单元、限流单元和 电源芯片，所述直流恒压源输出的直流电压依次经所述DC/DC转换单元、滤波单元、限流单 元、电源芯片处理后输出驱动电压。
[0016] 优选地，所述过流保护电路包括：
[0017] 用于采集所述恒流源驱动模块输出电流的电流采样模块；
[0018] 与所述电流采样模块连接、将电流采样模块输出的电流信号进行滤波处理的低通 滤波模块；
[0019] 与所述低通滤波模块连接、将低通滤波模块输出的电流信号进行放大的信号放大 丰旲块；；
[0020] 与所述信号放大模块连接、将信号放大模块输出的电流信号转换为电压信号的转 换模块；
[0021] 将所述电压信号与第一参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出低电平 信号的第一比较模块。
[0022] 优选地，所述过压保护电路包括：
[0023] 用于采集所述恒流源驱动模块功率场效应管电压值的电压采样模块；
[0024] 与电压采样模块相连的第一电压跟随模块；
[0025] 与第一电压跟随模块相连将电压采样模块采集的电压信号与第二参考电压进行 比较、在该电压信号超过阈值时输出高电平信号的第二比较模块；
[0026] 用于将激光器出光信号转换为高电平信号的电平转换模块；
[0027] 两个输入端分别与所述第二比较模块和所述电平转换模块相连的与非门逻辑电 路。
[0028] 优选地，所述过热保护电路包括：
[0029] 用于采集所述恒流源驱动模块功率场效应管温度值的温度采样模块；
[0030] 用于将温度采样模块的温度信号转换为电压信号的信号处理模块；
[0031] 将所述电压信号与第三参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出低电平 信号的第三比较模块。
[0032] 优选地，所述恒流源驱动模块还包括一保护单元，包括：
[0033] 用于接收所述过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路的检测信号并产生反 馈信号的反馈子单元；
[0034] 与功率场效应管相连根据该反馈信号控制所述功率场效应管连通或断开的开关 子单元。
[0035] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型的激光器恒流源驱动 电路通过恒流源驱动模块为负载提供恒流源达到驱动负载的目的，外部阻抗变化对其输出 电流影响小；本实用新型的激光器恒流源驱动电路具有过流保护电路、过压保护电路和过 热保护电路，在恒流源驱动模块输出电流过大、恒流源驱动模块功率场效应管过压或过热 的情况下，通过控制开关电路模块的断开保护负载激光器，避免其烧毁。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图1是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路的结构框图；
[0037] 图2是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路的具体结构图；
[0038] 图3是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中恒流源驱动模块的部分电 路图；
[0039] 图4是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中电源模块的部分电路图；
[0040] 图5是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中过流保护电路的部分电路 图；
[0041] 图6是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中过压保护电路的部分电路 图；
[0042] 图7是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中过热保护电路的部分电路 图；
[0043] 图8是本实用新型实施例1的激光器恒流源驱动电路中开关电路模块的部分电路 图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0045] 本实用新型提供了一种激光器恒流源驱动电路，包括：
[0046] 电源模块；
[0047] 与所述电源模块相连、并根据所述电源模块的驱动电压控制激光器驱动电流的恒 流源驱动模块，所述恒流源驱动模块包括至少一个功率场效应管；
[0048] 检测所述恒流源驱动模块输出电流、并输出电流检测信号的过流保护电路；
[0049] 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管输出电压、并输出电压检测信号的过压 保护电路；
[0050] 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管温度、并输出温度检测信号的过热保护 电路；
[0051] 开关电路模块；以及
[0052] 接收所述过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路的检测信号并根据该检测 信号控制所述开关电路模块连通或断开的多点控制模块。
[0053] 具体地，本实用新型的激光器恒流源驱动电路通过恒流源驱动模块为负载提供恒 流源达到驱动负载的目的，外部阻抗变化对其输出电流影响小；本实用新型的激光器恒流 源驱动电路具有过流保护电路、过压保护电路和过热保护电路，在恒流源驱动模块输出电 流过大、恒流源驱动模块功率场效应管过压或过热的情况下，通过控制开关电路模块的断 开保护负载激光器，避免其烧毁。
[0054] 实施例1 :
[0055] 本实用新型的实施例1提供了一种激光器恒流源驱动电路，请参见图1和图2所 示，该驱动电路包括：电源模块101、恒流源驱动模块102、过流保护电路103、过压保护电路 104、过热保护电路105、开关电路模块106和多点控制模块107。其中，电源模块101提供 一个直流恒压；恒流源驱动模块102与电源模块101相连，根据电源模块101的驱动电压控 制激光器驱动电流，恒流源驱动模块102包括至少一个功率场效应管；过流保护电路103检 测恒流源驱动模块102的输出电流、并输出电流检测信号；过压保护电路104检测恒流源驱 动模块102的功率场效应管输出电压、并输出电压检测信号；过热保护电路105检测恒流源 驱动模块102的功率场效应管温度、并输出温度检测信号；多点控制模块107接收过流保护 电路103、过压保护电路104、过热保护电路105的检测信号并根据该检测信号控制开关电 路106模块连通或断开。
[0056] 进一步地，本实施例的恒流源驱动模块102采用了两个并联的功率场效应管进行 均流，恒流的大小可调，具体请参阅图2和图3所示，恒流源驱动模块102包括稳压单元 1021、与稳压单元1021相连的电压跟随单元1022、与电压跟随单元1022相连的分压单元 1023、第一积分单元1024、第二积分单元1025、第一功率场效应管1026和第二功率场效应 管1027 ;分压单元1023的输出端分别接入第一积分单元1024和第二积分单元1025,第一 积分单兀1024的输出端与第一功率场效应管1026的栅极相连；第二积分单兀1025的输出 端与第二功率场效应管1027的栅极相连。
[0057] 更近一步地，恒流源驱动模块102还包括保护单元1028,包括：反馈子单元和开关 子单元，反馈子单元用于接收过流保护电路103、过压保护电路104、过热保护电路105的检 测信号并产生反馈信号，开关子单元与功率场效应管相连根据该反馈信号控制功率场效应 管连通或断开。在发生过流、过压和过热情况时，保护单元1028将恒流源驱动模块102断 开，进行自我保护，在开关电路模块106暂时失灵时也可对激光器进行保护。
[0058] 电源模块101的输出电压经过Rll、R90、R91、TL3组成的稳压单元1021、U3组成 的电压跟随单元1022输入，经过R9、R15、W1组成的分压单元1023进行分压，分别输入到两 路积分电路：第一积分单元1024 (由U2-A、R4、R7、RS1、C2组成）和第二积分单元1025 (由 U2-B、R17、R19、RS2、C10组成）。第一积分单元1024通过R8和R10输出到Q2 (第一功率 场效应管1026)，第二积分单元1025通过R16和R18输出到Q3(第二功率场效应管1027)， 实现恒流控制。
[0059] R23、Q4、D2和K1组成保护单元1028。当电流过流、过压或过热时，MUC(U4)控制 继电器闭合，将功率场效应管的控制线接地，使功率场效应管彻底关断。从而实现保护激光 器的功能。
[0060] 在本实施例中，第一功率场效应管和第二功率场效应管均为IRF1405。
[0061] 请参阅图2和图4所示，电源模块101包括直流恒压源1011、DC/DC转换单元1012、 滤波单元1013、限流单元1014和电源芯片1015,直流恒压源1011输出的直流电压依次经 所述DC/DC转换单元1012、滤波单元1013、限流单元1014、电源芯片1015处理后输出驱动 电压。例如，从P4输入12V直流电压，经过U18 (DC/DC转换单元1012)转换成±12V直流 电压，+12V直流电压经过C28、C29滤波，再经过R80-R83限流后经过U11电源芯片转换成 +5V电压。
[0062] 请参阅图2和图5所示，过流保护电路103包括：电流采样模块1031、低通滤波 模块1032、信号放大模块1033、转换模块1034和第一比较模块1035,其中，电流采样模块 1031用于采集恒流源驱动模块102输出的电流；低通滤波模块1032与电流采样模块1031 连接、并将电流采样模块1031输出的电流信号进行滤波处理；信号放大模块1033与低通滤 波模块1032连接、将低通滤波模块1032输出的电流信号进行放大；转换模块1034与信号 放大模块1033连接、将信号放大模块1033输出的电流信号转换为电压信号；第一比较模块 1035将该电压信号与第一参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出低电平信号。
[0063] 通过1毫欧精密分流器采集恒流源驱动模块102的电流信号，经过R27、R30、C50、 C51组成的低通滤波单兀1032滤波，在输入到仪表放大器U5 (信号放大模块1033)，经过 R28输出到电压比较器U13-A (第一比较模块1035)与W3提供的参考电压进行比较。当发 生过流，例如一旦电流超过100A，电压比较器U13-A立马输出低电平信号到MCU (U4,多点 控制模块107)。R42和W2用于调节仪表放大器U5的放大倍数。
[0064] 请参阅图2和图6所示，过压保护电路104包括：电压采样模块1041、第一电压跟 随模块1042、第二比较模块1043、电平转换模块1044和与非门逻辑电路1045,其中，电压采 样模块1041用于采集恒流源驱动模块102功率场效应管电压值；第一电压跟随模块1042 与电压米样模块1041相连；第二比较模块1043与第一电压跟随模块1042相连将电压米 样模块1041采集的电压信号与第二参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出高 电平信号；电平转换模块1044用于将激光器出光信号转换为高电平信号；与非门逻辑电路 1045的两个输入端分别与第二比较模块1043和电平转换模块1044相连。
[0065] 具体地，采集到的功率场效应管上的电压经过R85和U6组成的第一电压跟随模块 1042,经过R39到U6-B组成的第二比较模块1043与W4提供的参考电压进行比较输出到与 非门U14 (与非门逻辑电路1045)。激光出光信号经过R2、R3和Q1组成的电平转换模块 1044输出到与非门U14。当激光器出光时，同时功率场效应管过压，与非门U14才会输出低 电平到MCU (U4,多点控制模块107)。
[0066] 请参阅图2和图7所示，过热保护电路105包括：温度采样模块1051、信号处理模 块1052和第三比较模块1053,其中，温度采样模块1051用于采集恒流源驱动模块102的功 率场效应管温度值；信号处理模块1052用于将温度米样模块1051的温度信号转换为电压 信号；第三比较模块1053将该电压信号与第三参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值 时输出低电平信号。
[0067] 具体地，RT1采集功率场效应管温度，经过R46分压，输入到电压跟随器U10-A (第 三比较模块1053)与W5提供的参考电压，当功率场效应管过热时，电压跟随器U10-A会输 出低电平到MCU (U4,多点控制模块107)。
[0068] 请参阅图8所示，U7被MCU (U4,多点控制模块107)控制通过R34、U9组成的电压 跟随器输出到开关电源，控制开关电源的输出电压。当过流、过压或过热时，立刻关断开关 电源电压，从而保证激光器的安全。R25、R26、R29、TL1、C14和C17组成的稳压电路，为U7 提供参考电压。
[〇〇69] 以上所述本实用新型的【具体实施方式】，并不构成对本实用新型保护范围的限定。 任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用 新型权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种激光器恒流源驱动电路，其特征在于，包括： 电源模块； 与所述电源模块相连、并根据所述电源模块的驱动电压控制激光器驱动电流的恒流源 驱动模块，所述恒流源驱动模块包括至少一个功率场效应管； 检测所述恒流源驱动模块输出电流、并输出电流检测信号的过流保护电路； 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管输出电压、并输出电压检测信号的过压保护 电路； 检测所述恒流源驱动模块的功率场效应管温度、并输出温度检测信号的过热保护电 路； 开关电路模块；以及 接收所述过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路的检测信号并根据该检测信号 控制所述开关电路模块连通或断开的多点控制模块。
2. 根据权利要求1所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述恒流源驱动模块 包括稳压单元、与稳压单元相连的电压跟随单元、与电压跟随单元相连的分压单元、第一积 分单兀、第二积分单兀、第一功率场效应管和第二功率场效应管；所述分压单兀的输出端分 别接入所述第一积分单元和所述第二积分单元，所述第一积分单元的输出端与第一功率场 效应管的栅极相连；所述第二积分单元的输出端与第二功率场效应管的栅极相连。
3. 根据权利要求2所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述第一功率场效应 管和所述第二功率场效应管均为IRF1405。
4. 根据权利要求1所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述电源模块包括直 流恒压源、DC/DC转换单元、滤波单元、限流单元和电源芯片，所述直流恒压源输出的直流电 压依次经所述DC/DC转换单元、滤波单元、限流单元、电源芯片处理后输出驱动电压。
5. 根据权利要求1所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述过流保护电路包 括： 用于采集所述恒流源驱动模块输出电流的电流采样模块； 与所述电流采样模块连接、将电流采样模块输出的电流信号进行滤波处理的低通滤波 模块； 与所述低通滤波模块连接、将低通滤波模块输出的电流信号进行放大的信号放大模 块； 与所述信号放大模块连接、将信号放大模块输出的电流信号转换为电压信号的转换模 块； 将所述电压信号与第一参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出低电平信号 的第一比较模块。
6. 根据权利要求5所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述过压保护电路包 括： 用于采集所述恒流源驱动模块功率场效应管电压值的电压采样模块； 与电压米样模块相连的第一电压跟随模块； 与第一电压跟随模块相连将电压采样模块采集的电压信号与第二参考电压进行比较、 在该电压信号超过阈值时输出高电平信号的第二比较模块； 用于将激光器出光信号转换为高电平信号的电平转换模块； 两个输入端分别与所述第二比较模块和所述电平转换模块相连的与非门逻辑电路。
7. 根据权利要求5所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述过热保护电路包 括： 用于采集所述恒流源驱动模块功率场效应管温度值的温度采样模块； 用于将温度采样模块的温度信号转换为电压信号的信号处理模块； 将所述电压信号与第三参考电压进行比较、在该电压信号超过阈值时输出低电平信号 的第三比较模块。
8. 根据权利要求3所述的激光器恒流源驱动电路，其特征在于，所述恒流源驱动模块 还包括一保护单元，包括： 用于接收所述过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路的检测信号并产生反馈信 号的反馈子单元； 与功率场效应管相连根据该反馈信号控制所述功率场效应管连通或断开的开关子单 J Li 〇
【文档编号】H02H5/04GK203871651SQ201420291006
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】杨林, 李曦, 刘海波 申请人:武汉洛芙科技股份有限公司