一种数字控制双闭环半导体激光器驱动电源的制作方法

1.本发明涉及电源技术领域，具体是一种数字控制双闭环半导体激光器驱动电源。


背景技术：

2.在激光器驱动电源中，常采用开关、线性两种调节方案，开关电源具有高效率、自适应范围宽、动态特性差、电流纹波大；线性电源具有低电流纹波、良好的动态瞬态特性，但输出自适应范围窄，调整管功耗大，效率低。较大的电流纹波、较差的动态特性，会导致激光器性能下降或损坏，因此要设计性能优良的电源，保证激光器安全稳定工作。
3.在电流纹波、动态响应要求较高的应用中，常采用电流线性调节方法，目前常用方法：1. 纯硬件电路：采用模拟控制方法，利用调整管和运放构成的深度负反馈形成电流闭环，具有较高电流稳定度，但电流稳定度易受器件、温度等影响，电压自适应范围较窄，电流调节不便，常应用于特定激光器；2. 单片机控制电路：可反馈电压、电流信息，实时监控激光器工作状态，异常时，可快速保护，但目前常用的单一闭环策略（电压或电流），无法解决线性激光器驱动电源存在效率低、自适应范围窄等问题，特别是较宽输出电压时，改变电流时，电流动态响应较长。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种数字控制双闭环半导体激光器驱动电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数字控制双闭环半导体激光器驱动电源，该数字控制双闭环半导体激光器驱动电源包括用于采集激光器ld1实际电流并与dc电源设置的电流差值做比较的放大器；所述放大器包括用于初级信号放大的放大器u1a和用于误差放大的放大器u1b；所述放大器的输出端连接用于调节激光器的电压和电流的电压电流控制器；所述放大器的输入端连接dc电源和激光器ld1；所述dc电源、放大器和电压电流控制器组成电压、电流双闭环。
6.作为本发明的进一步技术方案：所述放大器u1b的输入端+连接电阻r4，电阻r4的另一端连接dc电源的iset端口，放大器u1b的输入端-连接电阻r6、电阻r7和电容c8，电阻r6的另一端连接电阻r3、放大器u1a的输出端和dc电源的isense端口，电阻r3的另一端连接电容c2、电容c4、放大器u1a的输入端-和dc电源的gnd端口，放大器u1b的输出端连接电阻r5、电阻r7的另一端和电容c8的另一端，电阻r5的另一端连接mos管v1的栅极，mos管v1的源极连接电阻r1和电阻r5，电阻r5的另一端连接放大器u1a的输入端+、电容c2的另一端、电容c3，电阻r1的另一端接地，电容c3的另一端接地，电容c4的另一端接地，mos管v1的漏极连接激光器ld1。
7.作为本发明的进一步技术方案：所述激光器ld1的两端分别连接dc电源的vld1端口和dc电源的vout端口。
8.作为本发明的进一步技术方案：所述mos管v1为p-mos管。
9.作为本发明的进一步技术方案：所述mos管v1由多组mos管并联替代。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明的应用，有效避免了激光器驱动电源，输出自适应范围窄，调整管功耗大，效率低等缺点。
附图说明
11.图1为本发明的电路图。
12.图2为本发明的流程图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1：请参照图1,一种数字控制双闭环半导体激光器驱动电源，包括放大器、电压电流控制器和dc电源，其中，放大器分别与dc电源和电压电流控制器连接，用于采集激光器实际电流，并与设置电流差值比较，同时输出比较结果到电压电流控制器；电压电流控制器，与激光器连接，用于调节激光器的电压和电流；dc电源，用于采样激光器ld1电流、电压，实现电压、电流双闭环。使得本设计能够根据激光器ld1工作电压，调节dc电源电压，经过电压闭环，使调整管工作在低功耗状态，具备开关电源优点：宽范围自适应输出电压、高效率，适应各种负载。
15.实施例2，在实施例1的基础上，所述放大器包括放大器u1a和放大器u1b。所述电压电流控制器包括mos管v1和电阻r1。放大器u1b的输入端+连接电阻r4，电阻r4的另一端连接dc电源的iset端口，放大器u1b的输入端-连接电阻r6、电阻r7和电容c8，电阻r6的另一端连接电阻r3、放大器u1a的输出端和dc电源的isense端口，电阻r3的另一端连接电容c2、电容c4、放大器u1a的输入端-和dc电源的gnd端口，放大器u1b的输出端连接电阻r5、电阻r7的另一端和电容c8的另一端，电阻r5的另一端连接mos管v1的栅极，mos管v1的源极连接电阻r1和电阻r5，电阻r5的另一端连接放大器u1a的输入端+、电容c2的另一端、电容c3，电阻r1的另一端接地，电容c3的另一端接地，电容c4的另一端接地，mos管v1的漏极连接激光器ld1，激光器ld1的两端分别连接dc电源的vld1端口和dc电源的vout端口，mos管v1为p-mos管。
16.其中，dc电源为数字控制llc电源，通过采样激光器电流、电压，实现电压、电路双闭环。
17.低温漂电阻r1采样激光器工作电流，电阻r2、电阻r5、电容c2、电容c3、电容c4组成的差分、滤波电路，经放大器u1a放大后，作为放大器u1b的输入，与dc电源预先设置的电流iset进行误差放大，其输出电压值用于控制mos管v1输出电流，完成电流控制，其中c8用于
抑制高频振荡。
18.为降低mos管功耗（v1漏源电压（vld1）稳定在0.2v，可通过多组mos管并联，进一步降低漏源电压），根据激光器工作电压，单片机实时调整dc电源电压，形成电压闭环；单片机计算比较激光器实际电流（isense）与设置电流（iset）差值，调整电流基准，完成电流补偿调节（工作温度，器件温漂造成的差值）。当激光器工作电压较宽，改变设置电流时，为保证电流快速上升或下降，根据本次设置电流与上次电流比较，智能设置dc电源输出电压，电流达到目标值后，迅速降低dc电源电压保持mos低功耗。采用电压、电流双闭环控制策略，有效地控制激光器工作状态，与传统方案相比，电流动态性能和精度大幅度提高，可广泛用于各类恒流电路。
19.工作原理如下，参考图2的流程图，其中，iset1表示激光器实际电流；iset0表示上次设置电流差值，初次上电iset0=0；vo表示dc电源输出电压；vmax表示dc电源最大输出电压；vld1表示v1漏极电压采样；isense表示负载工作电流采样。
20.dc电源为数字控制开关电源，采样激光器电流、电压，实现电压、电流双闭环。根据激光器工作电压，单片机实时设置dc电源电压，降低mos管功耗（v1漏源电压vld1稳定在0.2v，可通过多组mos管并联，进一步降低漏源电压），形成电压闭环；比较激光器实际电流iset1与设置电流差值iset0，单片机实时调整电流基准，使误差值维持在一个较小值，形成电流闭环。当激光器工作电压较宽，改变设置电流时，为保证电流快速上升或下降，根据本次设置电流与上次电流比较，智能设置dc电源输出电压，电流达到目标值后，迅速降低dc电源电压保持mos低功耗。采用电压、电流双闭环控制策略，有效地控制激光器工作状态，与传统方案相比，电流动态性能和精度大幅度提高，可适应于各种恒流电路。
21.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
22.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。