一种SLD光源驱动集成电路的制作方法

文档序号:15390332发布日期:2018-09-08 01:03阅读:559来源:国知局

本实用新型涉及光源驱动领域,特别是一种SLD光源驱动集成电路。



背景技术:

超辐射发光二极管(SLD)是干涉式光纤陀螺的理想光源。由关键器件转换法可知,SLD光源同时是光纤陀螺的关键核心器件。通过对光纤陀螺(FOG)的工作原理的介绍以及SLD光源的结构特性渔工作原理的详细阐述,分析出其在光纤陀螺仪上的重要作用。继而着重说明SLD光源主要特征参数对光纤陀螺性能的影响,指出SLD光源在光纤陀螺应用上的未来研究重点,为未来SLD光源的研究及相关可靠性评估试验等工作研究提供理论基础。

由于SLD光源的输出光功率随发光芯片的驱动电流的增大而增强,并且,所以为了获得功率恒定的光源,就必须为SLD光源内的发光芯片提供恒定的驱动电流。

此外SLD光源内的发光芯片工作时,管芯温度会迅速上升,而输出光的功率会随着管芯温度的上升而下降,中心波长也会有所变化。所以为了获得功率恒定且中心波长不变的光源,必须控制SLD光源的管芯温度,使发光芯片处在恒定的温度下工作。

因此为了使SLD光源输出的功率恒定,既要提供恒定的驱动电流,又要控制SLD光源的工作温度,目前没有合适的集成电路。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型的目的是提供一种既能提供恒定的驱动电流,又能够有效控制SLD光源的工作温度的SLD光源驱动集成电路。

本实用新型采用的技术方案是:

一种SLD光源驱动集成电路,包括SLD光源、温控电路、恒流源电路、电压基准源和用于供电的电源,所述SLD光源内部设置有热敏电阻和制冷器,所述温控电路分别与热敏电阻、制冷器相连以用于控制SLD光源内部温度,所述恒流源电路与发光芯片相连以用于提供稳定的电流,所述电压基准源与温控电路、恒流源电路相连以用于提供基准电压。

进一步的,所述制冷器采用半导体热电制冷器,所述温度电路包括电压基准源U1、运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和功率驱动模块D1,所述功率驱动模块D1的输出端OUT1与半导体热电制冷器的引脚TEC-相连,功率驱动模块D1的另一输出端OUT2与半导体热电制冷器的引脚TEC+相连,以用于驱动半导体热电制冷器工作;功率驱动模块D1的输入端IN1与运算放大器U2C的输出端相连;

所述运算放大器U2C的反相输入端通过电阻R7与半导体热电制冷器的引脚TEC-相连,运算放大器U2C的反相输入端通过电阻R8与半导体热电制冷器的引脚TEC+相连,运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端相连,所述运算放大器U2B的输出端与功率驱动模块D1的另一输入端IN2相连,运算放大器U2B的反相输入端与运算放大器U2A的输出端相连;所述运算放大器U2A的输出端与热敏电阻的引脚RT+相连,运算放大器U2A的反相输入端与热敏电阻的引脚RT-相连,以用于监测SLD光源内部的温度,所述电压基准源U1的输出端EOUT与运算放大器U2C的同相输入端相连。

进一步的,所述运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端之间设置有电阻R5,运算放大器U2C的同相输入端通过电阻R1与运算放大器U2A的同相输入端相连,所述运算放大器U2A的同相输入端通过电阻R2接地,运算放大器U2A的反相输入端通过电阻R3接地,运算放大器U2A的输出端通过电容C11与运算放大器U2A的反相输入端相连。

进一步的,所述运算放大器U2B的反相输入端与运算放大器U2A的输出端之间设置有电阻R4,运算放大器U2B的反相输入端通过依次串联的电容C6、电阻R6、电阻R31与功率驱动模块D1的输出端OUT2相连,所述电阻R6两端并联有电容C7,所述电阻R31两端并联有电容C12,电阻R6和电阻R31的公共端通过依次串联的电容C13、电阻R30与接地端相连。

进一步的,运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端之间设置有电阻R5,运算放大器U2C和电压基准源U1的公共端通过并联的电容C3和电容C4接地。

进一步的,所述恒流源电路包括运算放大器U3A、电流放大器、电阻R25和电阻R15,所述电流放大器的输入端与电源的正极相连,电流放大器的输出端通过电阻R25与SLD光源的LD+端相连,电流放大器的控制端与运算放大器U3A的输出端相连,所述运算放大器U3A的同相输入端接地,运算放大器U3A的反相输入端与SLD光源的LD-端相连,运算放大器U3A的反相输入端与电阻R15的一端相连,电阻R15的另一端接地,所述电压基准源U1的输出端EOUT通过电阻R11与运算放大器U3A的同相输入端相连。

进一步的,所述电流放大器采用三极管Q9,所述三极管Q9的集电极与电源正极相连,三极管Q9的发射极通过电阻R25与SLD光源的LD+端相连,三极管Q9的基极与运算放大器的输出端相连。

进一步的,所述电源正极与三极管Q9的集电极之间依次连接有电感L1和电阻R13,所述电阻R13与三极管Q9的集电极的公共端通过电容C9接地,三极管Q9的集电极通过电阻R29与基极相连,三极管Q9的基极与运算放大器的输出端之间设置有电阻R28。

其中,所述运算放大器的输出端通过电容C10与反相输入端相连。

其中,所述电阻R15和SLD光源的LD-端的公共端与运算放大器的输出端之间设置有电阻R26。

本实用新型的有益效果:

本实用新型通过恒流源电路给SLD光源提供恒定的驱动电流,通过温控电路控制SLD光源的工作温度,能够有效稳定SLD光源的输出功率,延长SLD光源的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明;

图1为本实用新型SLD光源驱动集成电路的电路原理图;

图2为本实用新型温控电路的工作流程图;

图3为本实用新型恒流源电路的原理框图;

图4为本实用新型SLD光源的引脚图。

具体实施方式

如图1-图4所示为本实用新型的一种SLD光源驱动集成电路,包括SLD光源、温控电路、恒流源电路、电压基准源和用于供电的电源,SLD光源内部设置有用于监控温度的热敏电阻和制冷器,温控电路分别与热敏电阻、制冷器相连以用于控制SLD光源内部温度,恒流源电路与发光芯片相连以用于提供稳定的电流,电压基准源与温控电路、恒流源电路相连以用于提供基准电压。

优选的,制冷器采用半导体热电制冷器,也可以采用其他常规的制冷器;温度电路包括电压基准源U1、运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U2C和功率驱动模块D1,功率驱动模块D1的输出端OUT1与半导体热电制冷器的引脚TEC-相连,功率驱动模块D1的另一输出端OUT2与半导体热电制冷器的引脚TEC+相连,以用于驱动半导体热电制冷器工作;功率驱动模块D1的输入端IN1与运算放大器U2C的输出端相连;

运算放大器U2C的反相输入端通过电阻R7与半导体热电制冷器的引脚TEC-相连,运算放大器U2C的反相输入端通过电阻R8与半导体热电制冷器的引脚TEC+相连,运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端相连,运算放大器U2B的输出端与功率驱动模块D1的另一输入端IN2相连,运算放大器U2B的反相输入端与运算放大器U2A的输出端相连;运算放大器U2A的输出端与热敏电阻的引脚RT+相连,运算放大器U2A的反相输入端与热敏电阻的引脚RT-相连,以用于监测SLD光源内部的温度,电压基准源U1的输出端EOUT与运算放大器U2C的同相输入端相连。

运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端之间设置有电阻R5,运算放大器U2C的同相输入端通过电阻R1与运算放大器U2A的同相输入端相连,运算放大器U2A的同相输入端通过电阻R2接地,运算放大器U2A的反相输入端通过电阻R3接地,运算放大器U2A的输出端通过电容C11与运算放大器U2A的反相输入端相连。

其中,运算放大器U2B的反相输入端与运算放大器U2A的输出端之间设置有电阻R4,运算放大器U2B的反相输入端通过依次串联的电容C6、电阻R6、电阻R31与功率驱动模块D1的输出端OUT2相连,电阻R6两端并联有电容C7,电阻R31两端并联有电容C12,电阻R6和电阻R31的公共端通过依次串联的电容C13、电阻R30与接地端相连。

运算放大器U2C的同相输入端与运算放大器U2B的同相输入端之间设置有电阻R5,运算放大器U2C和电压基准源U1的公共端通过并联的电容C3和电容C4接地。

提供恒定电流的恒流源电路包括运算放大器U3A、电流放大器、电阻R25和电阻R15,电流放大器的输入端与电源的正极相连,电流放大器的输出端通过电阻R25与SLD光源的LD+端相连,电流放大器的控制端与运算放大器U3A的输出端相连,运算放大器U3A的同相输入端接地,运算放大器U3A的反相输入端与SLD光源的LD-端相连,运算放大器U3A的反相输入端与电阻R15的一端相连,电阻R15的另一端接地,电压基准源U1的输出端EOUT通过电阻R11与运算放大器U3A的同相输入端相连。

其中,电流放大器采用三极管Q9,三极管Q9的集电极与电源正极相连,三极管Q9的发射极通过电阻R25与SLD光源的LD+端相连,三极管Q9的基极与运算放大器的输出端相连。

电源正极与三极管Q9的集电极之间依次连接有电感L1和电阻R13,电阻R13与三极管Q9的集电极的公共端通过电容C9接地,三极管Q9的集电极通过电阻R29与基极相连,三极管Q9的基极与运算放大器的输出端之间设置有电阻R28。运算放大器的输出端通过电容C10与反相输入端相连。电阻R15和SLD光源的LD-端的公共端与运算放大器的输出端之间设置有电阻R26。

图1中P1~P13为预留管脚,+5V和GND为电源输入。

本实用新型中恒流源电路将电压基准源的电压与SLD光源的负极电压输入运算放大器进行运算,然后通过三极管Q9进行电流放大,能够给SLD光源提供稳定的电流,保持SLD光源内发光芯片输出功率恒定的光源。温控电路利用SLD电源内部封装的热敏电阻对管芯温度进行监测和输出,运算放大器根据热敏电阻阻值的不同,通过功率控制模块控制半导体热电制冷器工作,能够控制SLD光源的温度升高,进一步稳定SLD光源的输出功率,有效延长SLD光源的使用寿命。

其中,如图1所示,当测试本实用新型中恒流源电路是否正常工作时,SLD光源可用发光二极管V1代替,恒流源的电流I等于运算放大器同相输入端参考电压除以R15,即I=497.6mV/5.1Ω=97.6mA。用万用表测试R25两端电压,若电压为97.6mV左右,则说明恒流源电路工作正常。

当测试本实用新型中温控电路是否正常工作时,光源SLD的热敏电阻RT在室温20℃附近为10k,温控电路通过控制半导体热电制冷器,保证光源内部温度稳定在20℃左右,因此通过万用表测试热敏电阻RT两端的阻值是否为10k,来确认该温控电路是否工作正常;然后改变光源的工作温度(-40℃~60℃),继续测试热敏电阻RT阻值,同时监测电源的驱动电流,若RT阻值在-40℃~60℃环境下保持在10k,则表明温控电路工作正常。

本实用新型通过恒流源电路给SLD光源提供恒定的驱动电流,通过温控电路控制SLD光源的工作温度,能够有效稳定SLD光源的输出功率,延长SLD光源的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式,本实用新型并不限定于上述实施方式,只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

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