激光器温控电路输出端短路保护电路的制作方法

本实用新型涉及半导体激光器电路保护技术领域，具体为一种激光器温控输出的保护电路，可以起到对激光器温控输出电路进行保护的作用。

背景技术：

半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。由于其广泛的应用，因而激光器驱动控制电路的设计显得十分重要。

在激光器的温度控制电路中，通常制冷器采用半导体制冷器，温度传感器采用热敏电阻。然而在实际的运用过程中，由于连接的问题，可能会导致上述原器件的短路或开路，如果没有保护措施，会导致驱动电路异常输出，这对激光器的输出电路及激光器都会造成损害。此外，在控制激光器温度时，激光器温度的过高或过低同样会对驱动电路及激光器造成损害。因此，对激光器的温度控制电路采取保护措施极其重要。

然而，现有的温控保护电路体积相当庞大，而且参数难以调节，很难实现对控制参数的调整。

技术实现要素：

本实用新型目的就是针对现有的激光器温控保护电路中参数难以调整，难以实现最优的保护的缺点，提供了一种新的短路保护电路来实现温控电路的保护。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种激光器温控电路输出端短路保护电路，由运算放大控制电路和三极管开关控制电路构成。

所述运算放大控制电路包括运算放大器AD8601A，所述运算放大器AD8601A的4脚接VCC，并且该端与电阻R1s的一端相连接；电阻R1s的另一端接运算放大器AD8601A的负输入端，并且该端与激光器温度单元TEC的负端相连；运算放大器AD8601A的正输入端通过电阻R13接VCC，运算放大器AD8601A的正输入端通过可变电阻R14接地；运算放大器AD8601A的8脚接地。

所述三极管开关控制电路包括MOS管Q11，MOS管Q11的栅极接运算放大器AD8601A的输出端；MOS管Q11的漏极接电源VCC，并通过电阻R11及电容C11接地，输出端为电阻R11与电容C11之间；该输出端与二极管D11正极相连；二极管D11负极与MOS管的源极相连，并通过电阻R12接地；该输出端与与逻辑门电路7408的2脚相连，与逻辑门电路7408的1脚与STM32芯片的PA7脚相连，与逻辑门电路7408的3脚与ADN8830芯片的关断端相连。

实际应用时，激光器温控输出电路包括信号设置电路、STM32控制单元、保护控制电路、ADN8830温控模块及激光器温控单元（TEC）。上述输出端短路保护控制电路通过可调电阻R14实现了通过TEC最大电流值进行调节的可能；并与STM32芯片本身调节ADN8830温控模块的引脚PA7构成双保险，增强了电路的保护的能力。STM32对激光器温控单元端传回的温度信号进行控制，通过AD转换控制高低电平输出，进而控制ADN8830控制单元。

上述输出端短路控制电路是由运算放大控制电路及三极管开关控制电路。运算放大器AD8601A的负输入端的电压V1t和电阻R1s上的压降有关，而电阻R1s上的压降又与流向TEC的电流大小有关，当TEC端电流较大时，电阻R1s上的压降就大，则电压V1t就较小。同理，TEC端电流较小时，电压V1t就较大。TEC正常工作时，TEC端电流较小，电压V1t不大于运算放大器AD8601A的正输入端电压V1c，运放AD8601的1输出端内部与地相连，MOS管Q11导通，此时电阻R12的非接地端为高电压，二极管D11未导通，则与门7408的2脚上的输入电压为VCC。

当通过TEC电流过大时，电压V1t大于电压V1c，MOS管Q11未导通，则电阻R11、二极管D11、电阻R12构成从VCC到地端的导通电路，二极管D11导通，则与门7408的2脚上的输入电压为低电平。此时与门输出也为低电平，接入ADN8830芯片的关断脚，则控制激光器温控单元（TEC）停止工作。

通过调节电阻R14可调节响应电压，也即对TEC端电流的响应。因此通过STM32芯片对电阻R14进行调节，可以实现调节TEC端最大电流值。

ADN8830温控模块的THERMFAULT脚与STM32芯片的PB9脚相连接，STM32芯片对该信号的处理结果输出是通过PA7脚与短路输出保护电路的输出接到7408与逻辑门电路的两个输入端，该与门的输出接到ADN8830温控模块的引脚。

STM32芯片根据ADN8830模块THERMFAULT脚的信号控制输出到PA4脚的控制电压，对输出到TEC端电压起到电压保护作用；同时，控制输出到PA7脚的输出电平的高低，当THERMFAULT为高电平时，表明激光器输出端异常，则PA7脚输出低电平，通过与逻辑门后输出到脚的电压仍为低电平，由此控制关断温控单元的输出，起到保护作用。

本实用新型设计合理，通过硬件控制，设置参数可调控，能够实现电路的灵活控制，体积小，可靠性更高。

附图说明

图1表示本实用新型应用于激光器温控输出电路的示意图。

图2表示本实用新型输出短路保护电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

在现有的激光器温控输出电路中增加本实用新型所述的保护控制电路，如图1所示，包括信号设置电路，STM32信号设置单元，输出端短路保护控制电路，ADN8830温控模块及激光器模块。输出端短路保护控制电路通过可调电阻实现了通过TEC最大电流值进行调节的可能；并与STM32本身调节ADN8830温控模块的引脚PA7构成双保险，增强了电路的保护的能力。STM32对激光器端传回的温度信号进行控制，通过AD转换控制高低电平输出，进而控制ADN8830控制单元。

图2表示输出端短路控制电路，由运算放大控制电路及三极管开关控制电路构成。运算放大器AD8601A的4脚接VCC，并且该端与电阻R1s的一端相连接；电阻R1s的另一端接运算放大器AD8601A的负输入端（2脚），并且该端与激光器温控单元TEC的负端相连，运算放大器AD8601A的正输入端（3脚）通过电阻R13接VCC，运算放大器AD8601A的正输入端通过可变电阻R14接地；运算放大器AD8601A的8脚接地。由于有从VCC(5V)流向TEC的电流，故在电阻R1s上会产生压差，则运算放大器的负输入端会有随TEC端电流变化的电压V1t；电阻R13和电阻R14相连对电压VCC进行分压，并把分得的电压V1c输入运算放大器的正输入端。运算放大器的输出接MOS管Q11的栅极，MOS管Q11的漏极接电源VCC，并通过电阻R11及电容C11接地，输出端为R11与C11之间；该输出端与二极管D11的正极相连，二极管D11的负极与MOS管Q11的源极相连、并通过电阻R12接地，并且电阻R12远小于电阻R11。该输出端与与逻辑门电路7408的2脚相连，与逻辑门电路7408的1脚与STM32芯片的PA7脚相连，与逻辑门电路7408的3脚与ADN8830芯片的关断端相连。即该输出端与STM32对激光器反馈信号的处理信号通过‘与’逻辑门电路输入ADN8830的关断端()，控制温控电路的开/关。

具体工作时，电压V1t和电阻R1s上的压降有关，而R1s上的压降又与流向TEC的电流有关，当TEC端电流较大时，电阻R1s上的压降就大，则电压V1t就较小。同理，TEC端电流较小时，电压V1t就较大。

TEC正常工作时，TEC端电流较小，电压V1t不大于电压V1c，运放AD8601的1输出端内部与地相连，MOS管Q11导通，此时电阻R12的非接地端为高电压，二极管D11未导通，则与门7408的2脚上的输入电压为VCC。

当通过TEC电流过大时，电压V1t大于电压V1c，MOS管Q11未导通，则电阻R11，二极管D11，电阻R12构成从VCC到地端的导通电路，二极管D11导通，则与门7408的2脚上的输入电压为低电平。此时与门输出也为低电平，接入激光器关断脚，则激光器温控电路停止工作。

通过调节R14可调节响应电压，也即对TEC端电流的响应。因此可以通过STM32对电阻R14的调节，可以实现调节TEC端最大电流值。

ADN8830温控模块的THERMFAULT脚与STM32芯片的PB9脚相连接，STM32对该信号的处理结果输出是通过PA7脚与短路输出电路的输出接到7408与逻辑门电路的两个输入端，该与门的输出接到ADN8830温控模块的引脚。

STM32根据ADN8830模块THERMFAULT脚的信号控制输出到PA4脚的控制电压，对输出到TEC端电压起到电压保护作用；同时，控制输出到PA7脚的输出电平的高低，当THERMFAULT为高电平时，表明激光器输出端异常，则PA7脚输出低电平，通过与逻辑门后输出到脚的电压仍为低电平，由此控制关断温控单元的输出，起到保护作用。

通过在半导体激光器温度控制电路中设有输出短路保护电路，并对TEC最大电流进行调节，即采用输出短路保护控制电路采集TEC端的电流信号，利用差分运算放大电路及MOS管控制电路对信号进行控制，当电流大于设定电流值或当开路及激光器温度过高时，控制温度控制电路关断。进而对温控电路以及对激光器都起到保护作用。防止因电流过大，激光器温度过高及输出端短路对温控电路及激光器造成损坏。

应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本实用新型的保护范围。