一种SLD光源控制电路的制作方法

本实用新型涉及光源驱动技术领域，尤其涉及一种sld光源控制电路。

背景技术：

超辐射二极管(sld)是介于激光器和发光二极管之间的一种半导体光电器件，具有发射谱宽、输出功率大、体积小、重量轻等优点，适合用于诸如光学相干层析(oct)成像系统和光纤陀螺仪等的应用。光源的稳定性包括光功率稳定和波长稳定两个方面。当sld光源内的发光芯片工作时，管芯温度会急速上升，而输出的光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。因此，为了获得功率恒定并且中心波长不变的sld光源，必须控制sld光源的温度，使sld光源处于的恒定的温度下工作。由于sld光源的输出功率随发光芯片的驱动电流的增大而增强，所以为了获得功率恒定的光源，就必须为sld光源提供恒定的驱动电流。因此，为了获得稳定的输出光功率和波长，sld光源就需要工作在稳定的驱动电流和环境温度下。

现有技术中，sld光源的恒流控制电路主要采用分立元器件的形式来搭建，不同元器件之间很难平衡温度系数等参数，所以会产生比理论计算更大的温漂和非线性度，导致sld光源驱动电路的精度不高，从而影响光源的稳定性和可靠性。

因此，本实用新型提供一种sld光源控制电路，提高sld光源驱动电路的精度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种sld光源控制电路，提高了控制电路的精确度，从而保证了光源的稳定性和可靠性。

根据上述发明目的，本实用新型提供一种sld光源控制电路，包括恒流源模块、tec驱动模块、pid补偿模块和sld光源模块，其中，

所述恒流源模块与所述sld光源模块连接，并输出恒定电流至所述sld光源模块；

所述tec驱动模块的温度信号输入端与sld光源模块的温度信号输出端连接；

所述tec驱动模块的误差信号输出端与所述pid补偿模块的误差信号输入端连接；

所述pid补偿模块的反馈信号输出端与所述tec驱动模块的反馈信号输入端连接；

所述tec驱动模块的tec电流信号输出端与所述sld光源模块的tec电流信号输入端连接。

优选地，所述电路还包括降压模块、用于控制开启和关闭所述恒流源模块的开关模块以及用于控制开启和关闭所述开关模块的保护模块，其中，

所述降压模块将一外部提供的电源转换为第一电源，并输出所述第一电源至所述开关模块；

所述保护模块与所述开关模块连接；

所述开关模块与所述恒流源模块连接。

优选地，所述保护模块包括第一组保护电路，所述第一组保护电路包括第一运算放大器、第一比较器、第一电阻、第二电阻，其中，

所述第一运算放大器的同相输入端与所述sld光源模块的温度信号输出端连接，所述第一运算放大器反相输入端与其输出端连接；

所述第一运算放大器的输出端与所述第一比较器的同相输入端连接；

所述第一电阻的一端与所述第一比较器的反相输入端连接，另一端与第一电源连接；

所述第二电阻的一端与所述第一比较器的反相输入端连接，另一端与地连接；

所述第一比较器的输出端与所述开关模块连接。

优选地，所述保护模块包括第二组保护电路，所述第二组保护电路包括第二比较器、第三电阻和第四电阻，其中，

所述第二比较器的同相输入端与一外部使能信号连接；

所述第三电阻的一端与所述第二比较器的反相输入端连接，另一端与第一电源连接；

所述第四电阻的一端与所述第二比较器的反相输入端连接，另一端与地连接；

所述第二比较器的输出端与所述开关模块连接。

优选地，所述保护模块包括第三组保护电路，所述第三组保护电路包括第二运算放大器、第三比较器、第五电阻、第六电阻和第七电阻，其中，

所述第五电阻的一端与所述恒流源模块的电流输出端连接，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接；

所述第二运算放大器的反相输入端与其输出端连接；

所述第二运算放大器的输出端与所述第三比较器的反相输入端连接；

所述第六电阻的一端与所述第三比较器的同相输入端连接，另一端与第一电源连接；

所述第七电阻的一端与所述第三比较器的同相输入端连接，另一端与地连接；

所述第三比较器的输出端与所述开关模块连接。

优选地，所述保护模块包括第四组保护电路，所述第四组保护电路包括放大器芯片、第四比较器、第五电阻、第八电阻和第九电阻，其中，

所述第五电阻的一端分别与所述恒流源模块的电流输出端、所述放大器芯片的正极输入端连接，另一端与所述放大器芯片的负极输入端连接；

所述放大器芯片的输出端与所述第四比较器的反相输入端连接；

所述第八电阻的一端与所述第四比较器的同相输入端连接，另一端与第一电源连接；

所述第九电阻的一端与所述第四比较器的同相输入端连接，另一端与地连接；

所述第四比较器的输出端与所述开关模块连接。

优选地，所述开关模块包括n沟道mos管和p沟道mos管，其中，

所述n沟道mos管的基极分别与所述第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端以及第四比较器的输出端连接；

所述n沟道mos管的漏极与所述p沟道mos管的基极连接，其源极接地；

所述p沟道mos管的漏极与所述恒流源模块的电源输入端连接，其源极与所述第一电源连接。

优选地，所述pid补偿模块包括第十电阻、第十一电阻、第一电容、第十二电阻、第二电容和第三电容，其中，

所述第十电阻的一端与所述tec驱动模块的out1端，另一端与所述tec驱动模块的in2n端连接；

所述第十一电阻的一端与所述tec驱动模块的out1端连接，另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述tec驱动模块的in2n端连接；

所述第十二电阻的一端与tec驱动模块的in2n端连接，另一端与所述第二电容的一端连接；

所述第二电容的另一端与所述tec驱动模块的out2端连接；

所述第三电容的一端与所述tec驱动模块的in2n端连接，另一端与所述tec驱动模块的out2端连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：该sld光源的控制电路采用集成的恒流源芯片和tec驱动芯片，电路简单，布板尺寸小，提高了sld光源驱动电路的精度，保证了光源的稳定性和可靠性；本实用新型提供了对sld光源的保护电路，对sld光源的温度、电压、电流等方面对sld光源进行监测和保护，以防止温度、电压、电流等过高会损坏光源，从而更好地保护了sld光源。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种sld光源控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施例的电路示意图；

图3是本实用新型一具体实施例的第一组保护电路的电路示意图；

图4是本实用新型一具体实施例的第二组保护电路的电路示意图；

图5是本实用新型一具体实施例的第三组保护电路的电路示意图；

图6是本实用新型一具体实施例的第四组保护电路的电路示意图；

图7是本实用新型一具体实施例的开关模块的电路示意图；

图8是本实用新型一具体实施例的pid补偿模块的电路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所述，本实用新型的一实施例，一种sld光源控制电路，包括恒流源模块10、tec驱动模块11、pid补偿模块12和sld光源模块13，其中，

所述恒流源模块10与所述sld光源模块13连接，并输出恒定电流至所述sld光源模块13；

所述tec驱动模块11的温度信号输入端与sld光源模块13的温度信号输出端连接；

所述tec驱动模块11的误差信号输出端与所述pid补偿模块12的误差信号输入端连接；

所述pid补偿模块12的反馈信号输出端与所述tec驱动模块11的反馈信号输入端连接；

所述tec驱动模块11的tec电流信号输出端与所述sld光源模块13的tec电流信号输入端连接。

所述恒流源模块与所述sld光源模块连接，为所述sld光源模块提供恒定电流。所述tec驱动模块的温度信号输入端与sld光源模块的温度信号输出端连接。所述tec驱动模块的温度信号输入端与sld光源模块的温度信号输出端连接；所述tec驱动模块的误差信号输出端与所述pid补偿模块的误差信号输入端连接；所述pid补偿模块的反馈信号输出端与所述tec驱动模块的反馈信号输入端连接；所述tec驱动模块的tec电流信号输出端与所述sld光源模块的tec电流信号输入端连接。具体地，所述tec驱动模块包括一内部集成tec控制器的tec芯片，比如芯片adn8834是一款内部集成tec控制器的单芯片tec控制器。所述sld光源模块输出温度信号至tec驱动模块。所述tec驱动模块内部集成一比较器，该比较器将该温度信号与一设定的参考电压进行比较，产生一误差信号。所述tec驱动模块将误差信号输出至所述pid补偿模块，所述pid补偿模块根据误差信号进行补偿，并输出反馈信号至所述tec驱动模块。所述tec驱动模块内部集成pwm(脉冲调制)驱动器和线性控制器，pwm驱动器和线性控制器产生相应的信号来控制mosfet管的管断，并用h桥驱动tec制冷或者制热。所述tec驱动模块根据反馈信号，输出tec电流信号至所述sld光源模块。所述sld光源模块根据tec电流信号，实现内部tec的升温或者降温，从而实现sld光源内部的tec达到恒温。

本实用新型的一具体实施例，如图2所示，所述电路还包括降压模块20、用于控制开启和关闭所述恒流源模块的开关模块21以及用于控制开启和关闭所述开关模块的保护模块22，其中，所述降压模块20将一外部提供的电源转换为第一电源，并输出所述第一电源至所述开关模块；所述保护模块22与所述开关模块21连接；所述开关模块21与所述恒流源模块10连接。所述降压模块将一外部提供的电源转换为第一电源，并输出所述第一电源至所述开关模块。本实用新型的一具体实施例，外部提供的电源为5v，所述降压模块将5v转换为4.5v，第一电源为4.5v，为所述恒流源模块提供电源。所述保护模块与所述开关模块，用于控制所述开关模块的开启和关闭。当所述开关模块开启时，所述开关模块控制所述恒流源模块开启，所述降压模块与所述恒流源模块连接，所述降压模块输出的电源输出至所述恒流源模块，为所述恒流源模块提供电源的输入，所述恒流源模块正常工作；当所述开关模块关闭时，所述开关模块控制所述恒流源模块关闭，所述恒流源模块和所述降压模块断开，所述恒流源模块没有电源的输入，所述恒流源模块处于断电状态。

本实用新型的一具体实施例，如图3所示，所述保护模块包括第一组保护电路，所述第一组保护电路包括第一运算放大器u1、第一比较器u2、第一电阻r1、第二电阻r2，其中，所述第一运算放大器u1的同相输入端与所述sld光源模块13的温度信号输出端连接，所述第一运算放大器u1的反相输入端与其输出端连接；所述第一运算放大器u1的输出端与所述第一比较器u2的同相输入端连接；所述第一电阻r1的一端与所述第一比较器u1的反相输入端连接，另一端与第一电源vcc1连接；所述第二电阻r2的一端与所述第一比较器u2的反相输入端连接，另一端与地连接；所述第一比较器u2的输出端与所述开关模块21连接。sld光源模块的温度信号经过第一运算放大器u1，增强了温度信号的驱动能力。增强驱动能力的温度信号输入至第一比较器u2，与一预设的电阻分压值进行比较。本实用新型的一具体实施例，设置r1为75k，r2为18k，vcc1为4.5v，电阻分压值为0.9v，该分压值对应的温度值为35度。当温度信号的电压值低于0.9v，即温度超过35度时，第一比较器u2输出一低电平信号至所述开关模块。所述sld光源模块的温度越高，所述温度信号的电压值越低。所述开关模块接收该低电平信号后，关闭所述恒流源模块。通过该技术方案，当sld光源模块的温度超过一预设的温度时，切断恒流源模块的供电，能够更好地保护sld光源，以防止温度过高，损坏sld光源。

本实用新型的一具体实施例，如图4所示，所述保护模块包括第二组保护电路，所述第二组保护电路包括第二比较器u3、第三电阻r3和第四电阻r4，其中，所述第二比较器u3的同相输入端与一外部使能信号连接；所述第三电阻r3的一端与所述第二比较器u3的反相输入端连接，另一端与第一电源vcc1连接；所述第四电阻r4的一端与所述第二比较器u3的反相输入端连接，另一端与地连接；所述第二比较器u3的输出端与所述开关模块21连接。第二比较器u3将外部使能信号与一预设的电阻分压值进行比较。该外部使能信号用于控制恒流源模块的开启和关闭。本实用新型的一具体实施例，设置r3为30k，r4为15k，vcc1为4.5v，电阻分压值为1.5v。当外部使能信号的电压值低于1.5v时，第二比较器u3的输出一低电平信号至所述开关模块。所述开关模块接收低电平信号后，关闭所述恒流源模块。通过该技术方案，通过外部控制信号控制恒流源模块的关断，能够更好地保护sld光源，以防止损坏sld光源。

本实用新型的一具体实施例，如图5所示，所述保护模块包括第三组保护电路，所述第三组保护电路包括第二运算放大器u4、第三比较器u5、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7，其中，所述第五电阻r5的一端与所述恒流源模块10的电流输出端连接，另一端与所述第二运算放大器u4的同相输入端连接；所述第二运算放大器u4的反相输入端与其输出端连接；所述第二运算放大器u4的输出端与所述第三比较器u5的反相输入端连接；所述第六电阻r6的一端与所述第三比较器u4的同相输入端连接，另一端与第一电源连接；所述第七电阻r7的一端与所述第三比较器u5的同相输入端连接，另一端与地连接；所述第三比较器u5的输出端与所述开关模块21连接。所述第五电阻r5连接在所述恒流源模块的电流输出端，用于测量所述恒流源模块的输出电流的电压值。本实用新型的一具体实施例，所述第五电阻r5设置为1欧，r5具有高精度。所述第五电阻r5上的电压值经过所述第二运算放大器u4，增强信号的驱动能力。所述第三比较器u5将第五电阻r5上的电压值与一预设的电阻分压值进行比较。设置r6为15k，r4为30k，vcc1为4.5v，电阻分压值为3v。当所述第五电阻r5上的电压值大于3v时，所述第三比较器u5输出一低电平信号至所述开关模块。所述开关模块接收低电平信号后，关闭所述恒流源模块。通过该技术方案，监测所述恒流源模块输出电流的电压值，来控制恒流源模块的开启和关闭，以防止恒流源模块的负载出现异常，导致输出电流的电压发生变化，能够更好地为sld光源提供恒定的电流。

本实用新型的一具体实施例，如图6所示，所述保护模块包括第四组保护电路，所述第四组保护电路包括放大器芯片u6、第四比较器u7、第五电阻r5、第八电阻r8和第九电阻r9，其中，所述第五电阻r5的一端分别与所述恒流源模块10的电流输出端、所述放大器芯片u6的正极输入端连接，另一端与所述放大器芯片u6的负极输入端连接，所述放大器芯片u6的输出端与所述第四比较器u7的反相输入端连接；所述第八电阻r8的一端与所述第四比较器u7的同相输入端连接，另一端与第一电源连接；所述第九电阻r9的一端与所述第四比较器u7的同相输入端连接，另一端与地连接，所述第四比较器u7的输出端与所述开关模块21连接。放大器芯片u6的正极输入端和负极输入端输入第五电阻r5两端的电压差值。该电压差值用来监测恒流源模块的输出电流的变化。通过监测该电压差值，保证恒流源模块输出电流不能超过一预设的电流上限值，从而能够达到限流保护。第四比较器u7将u6输出的电压差值与一预设的电阻分压值进行比较。本实用新型的一具体实施例，所述第五电阻r5设置为1欧，r5具有高精度。u6为ina826aidgkr芯片。设置r8为30k，r9为15k，vcc1为4.5v，电阻分压值为1.5v。当电阻分压值为1.5v时，相当于恒流源模块输出电流值为150ma，即电流上限值设为150ma。第四比较器u7将u6输出的电压差值与，当u6输出的电压差值大于1.5v时，即当恒流源模块输出电流值超过150ma时，u6输出输出一低电平信号至所述开关模块。所述开关模块接收低电平信号后，关闭所述恒流源模块。通过该技术方案，监测电阻两端的电压差值，来对sld电源模块进行限流保护，来进一步保证恒流源模块输出的恒定电流，能够更好地为sld光源提供恒定的电流。

本实用新型的一具体实施例，如图7所示，所述开关模块包括n沟道mos管q1和p沟道mos管q2，其中，所述n沟道mos管q1的基极分别与所述第一比较器u2的输出端、第二比较器u3的输出端、第三比较器u5的输出端以及第四比较器u7的输出端连接；所述n沟道mos管q1的漏极与所述p沟道mos管q2的基极连接，其源极接地；所述述p沟道mos管q2的漏极与所述恒流源模块的电源输入端连接，其源极与所述第一电源连接。如前面所述，所述第一组保护电路用于对sld光源的温度进行监测，当温度超过一预设的温度时，第一比较器u2输出一低电平信号；所述第二组保护电路通过外部控制使能信号，来控制恒流源模块的开启和关闭，当关闭恒流源模块时，第二比较器u3输出一低电平信号。所述第三组保护电路用于对恒流源模块输出的电压进行监测，当该电压超过一预设的监测电压值时，第三比较器u5输出一低电平信号。所述第四组保护电路用于对恒流源模块输出的电流进行监测，当该电流超过一预设的限流值时，第四比较器u7输出一低电平信号。当所述u2、u3、u5、u7输出高电平信号时，n沟道mos管q1的删极g为高电平，q1为导通状态。p沟道mos管q2的删极g为低电平，q2为导通状态，恒流源模块能正常工作。当所述u2、u3、u5、u7中的任一个输出低电平信号时，n沟道mos管q1的删极g为低电平，q1为截止状态。p沟道mos管q2的删极g为低电平，q2为截止状态，恒流源模块没有来自第一电源的电源输入。所述第一电源为4.5v。

本实用新型的一具体实施例，如图8所示，所述pid补偿模块包括第十电阻r10、第十一电阻r11、第一电容c1、第十二电阻r12、第二电容c2和第三电容c3，其中，所述第十电阻r10的一端与所述tec驱动模块的out1端，另一端与所述tec驱动模块的in2n端连接；所述第十一电阻r11的一端与所述tec驱动模块的out1端连接，另一端与所述第一电容c1的一端连接；所述第一电容c1的另一端与所述tec驱动模块的in2n端连接；所述第十二电阻r12的一端与tec驱动模块的in2n端连接，另一端与所述第二电容c2的一端连接；所述第二电容c2的另一端与所述tec驱动模块的out2端连接；所述第三电容c3的一端与所述tec驱动模块的in2n端连接，另一端与所述tec驱动模块的out2端连接。所述sld光源模块输出温度信号至tec驱动模块。所述tec驱动模块内部集成一比较器，该比较器将该温度信号与一设定的参考电压进行比较，产生一误差信号。芯片adn8834是一款内部集成tec控制器的单芯片tec控制器。adn8834接收来自所述sld光源模块的温度信号。adn8834将该温度信号经过内部集成放大器的信号驱动和比较，out1端输出一误差信号至该pid补偿模块。pid补偿模块对该误差信号进行调节输出一反馈信号至adn8834的in2n端。adn8834模块根据反馈信号，输出tec电流信号至所述sld光源模块。所述sld光源模块根据tec电流信号，实现内部tec的升温或者降温，从而实现sld光源内部的tec达到恒温。

综上所述，该sld光源的控制电路采用集成的恒流源芯片和tec驱动芯片，电路简单，布板尺寸小，提高了sld光源驱动电路的精度，保证了光源的稳定性和可靠性；本实用新型提供了对sld光源的保护电路，对sld光源的温度、电压、电流等方面对sld光源进行监测和保护，以防止温度、电压、电流等过高会损坏光源，从而更好地保护了sld光源。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。