一种集成化的光源驱动电路和光纤陀螺的制作方法

1.本发明涉及光纤陀螺的光源驱动电路领域，尤其是涉及一种集成化的光源驱动电路和光纤陀螺。


背景技术：

2.光纤陀螺是一种敏感角速率的光纤传感器，可应用于航空、航天、航海、武器系统和其他工业领域中。随着国内光纤陀螺的工程化和产业化，其各组件不断向集成化、模块化、高可靠性的要求发展。作为光纤陀螺五大光学器件之一的光源，需要高精度恒流源电路和温度控制电路同时驱动才能正常工作，目前的光源驱动电路中使用的芯片等元器件较多，具有较大的改进空间。
3.公开日为2019年12月27日、公开号为cn209857911u的中国专利公开了一种用于光纤陀螺的光源驱动电路，包括恒流源电路、温度控制电路和光源，恒流源电路和温度控制电路均与光源连接，温度控制电路包括桥式电路、温控芯片和pid 补偿网络，温控芯片内集成有第一基准电压和cmos晶体管，温控芯片分别与和桥式电路、光源和pid补偿网络连接。
4.该光源驱动电路的元器件仍较多，具有较大的改进空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电路集成度高，性能稳定可靠，布板面积小的一种集成化的光源驱动电路和光纤陀螺。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种集成化的光源驱动电路，包括恒流源电路、温度控制电路和光源，所述恒流源电路和温度控制电路均连接所述光源，所述恒流源电路包括恒流源芯片、设定电阻器、输出电阻器和第一电阻，所述恒流源芯片集成有基准恒流源、误差放大器、启动电路、输出功率管、保护电路，所述恒流源芯片、设定电阻器、第一电阻和光源依次连接，所述光源接地，所述输出电阻器并联连接所述恒流源芯片和设定电阻器。
8.进一步地，所述恒流源芯片为lt3092恒流源芯片。
9.进一步地，通过调整所述设定电阻器和输出电阻器的阻值，控制所述恒流源芯片、设定电阻器和输出电阻器整体的恒流源输出电流，所述恒流源输出电流的控制表达式为：
10.i
source
＝(10ua*r
set
)/r
out
11.式中，i
source
为恒流源输出电流，r
set
为设定电阻器的阻值，r
out
为输出电阻器的阻值。
12.进一步地，所述温度控制电路包括温控芯片、桥式电路、pid补偿电路和第一电容，所述温控芯片集成有tec控制器、基准电压源、线性功率管、开关稳压器和第一电感，所述温控芯片分别连接所述桥式电路、pid补偿电路和第一电容，所述光源分别连接桥式电路和第一电容。
13.进一步地，所述温控芯片为ltm4663温控芯片。
14.进一步地，所述光源驱动电路还包括防反接保护模块，该防反接保护模块设置在所述设定电阻器和第一电阻之间的串联线路中，并位于所述输出电阻器和第一电阻之间的串联线路中；
15.所述防反接保护模块包括依次连接的第二电容、二极管、第二电感和第三电容。
16.本发明还提供一种光纤陀螺，包括光源和光源驱动电路，所述光源驱动电路包括恒流源电路、温度控制电路和光源，所述恒流源电路和温度控制电路均连接所述光源，所述恒流源电路包括恒流源芯片、设定电阻器、输出电阻器和第一电阻，所述恒流源芯片为lt3092恒流源芯片，所述恒流源芯片、设定电阻器、第一电阻和光源依次连接，所述光源接地，所述输出电阻器并联连接所述恒流源芯片和设定电阻器。
17.进一步地，通过调整所述设定电阻器和输出电阻器的阻值，控制所述恒流源芯片、设定电阻器和输出电阻器整体的恒流源输出电流，所述恒流源输出电流的控制表达式为：
18.i
source
＝(10ua*r
set
)/r
out
19.式中，i
source
为恒流源输出电流，r
set
为设定电阻器的阻值，r
out
为输出电阻器的阻值。
20.进一步地，所述温度控制电路包括温控芯片、桥式电路、pid补偿电路和第一电容，所述温控芯片为ltm4663温控芯片，所述温控芯片分别连接所述桥式电路、pid补偿电路和第一电容，所述光源分别连接桥式电路和第一电容。
21.进一步地，所述光源驱动电路还包括防反接保护模块，该防反接保护模块设置在所述设定电阻器和第一电阻之间的串联线路中，并位于所述输出电阻器和第一电阻之间的串联线路中；
22.所述防反接保护模块包括依次连接的第二电容、二极管、第二电感和第三电容。
23.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24.(1)本发明提出使用集成有基准恒流源、误差放大器、启动电路、输出功率管、保护电路的恒流源芯片，以及采用集成有tec控制器、基准电压源、线性功率管、开关稳压器、电感及其他支撑部件的温控芯片，电路集成度高，性能稳定可靠，布板面积小，可应用于多种光纤陀螺及其他相应领域。
25.(2)本发明设计有防反接保护模块，通过二极管实现保护功能，为恒流源电路和温控电路提供保护。
附图说明
26.图1为通常的恒流源电路组成框图；
27.图2为本发明实施例提供的一种高精度的恒流源电路的组成框图；
28.图3为通常的温度控制电路组成框图；
29.图4为本发明实施例提供的一种温度控制电路的组成框图；
30.图5为本发明实施例提供的一种防反接保护模块的组成框图；
31.图中，1、恒流源芯片，2、设定电阻器，3、输出电阻器，4、第一电阻，5、光源，6、温控芯片，7、桥式电路，8、pid补偿电路，9、第一电容，10、第二电容，11、二极管，12、第二电感，13、第三电容。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
38.实施例1
39.本实施例提供一种集成化的光源驱动电路，包括恒流源电路、温度控制电路和光源5，恒流源电路和温度控制电路均连接光源5。
40.通常的恒流源电路由电源芯片、基准电压、运算放大器、晶体管及电阻、电容、电感等组成。组成框图如图1所示。
41.为了提高集成度，本实施例使用lt3092的恒流源芯片，电路组成框图如图2 所示，恒流源电路包括恒流源芯片1、设定电阻器2、输出电阻器3、第一电阻4 以及外部电阻和电容，恒流源芯片1集成有基准恒流源、误差放大器、启动电路、输出功率管、保护电路，恒流源芯片1、设定电阻器2、第一电阻4和光源5依次连接，光源5接地，输出电阻器3并联连接恒流源芯片1和设定电阻器2。恒流源芯片1为lt3092恒流源芯片，设定电阻器2和输出电阻器3均可调节阻值大小。
42.lt3092是一款可编程两端电流源，仅需两个电阻器r
set
和r
out
便可设定0.5ma至200ma的恒流源芯片1、设定电阻器2和输出电阻器3整体的恒流源输出电流，即：
43.i
source
＝(10ua*r
set
)/r
out
44.式中，i
source
为恒流源输出电流，r
set
为设定电阻器的阻值，r
out
为输出电阻器的阻值。
45.该器件主要由基准恒流源、误差放大器、启动电路、输出功率管、保护电路这五部分构成，其set引脚具有1％的初始电流准确度和低温度系数，在1.5v至40v 的电压范围内电流调节性能优于10ppm/v。
46.作为一种优选的实施方式，本实施例还提供对温度控制电路的改进方案，具体描述如下。
47.目前使用较多的温度控制电路组成框图如图3所示，专用温控芯片为 max1978，该电路使用其内部基准电压，并且器件内部集成了cmos管，此外温控芯片外围有桥式电路、pid补偿网络和lc网络。
48.本实施例的温度控制电路组成框图如图4所示，温度控制电路包括温控芯片6、桥式电路7、pid补偿电路8、第一电容9以及外部电阻和电容，温控芯片6集成有tec控制器、基准电压源、线性功率管、开关稳压器和第一电感，温控芯片6 分别连接桥式电路7、pid补偿电路8和第一电容9，光源5分别连接桥式电路7 和第一电容9。温控芯片6为ltm4663温控芯片。
49.ltm4663温控芯片内部集成了tec控制器、基准电压源、线性功率管、开关稳压器、电感及其他支撑部件。在2.7v至5.5v的输入电压范围内，ltm4663具有1.5a的驱动能力，输入输出时仅需要端接电容，并具有最大tec电压和电流的调节能力，可支持1.85mhz至3.25mhz的同步时钟，具有两个零点漂移，内部的轨到轨斩波放大器作为热敏电阻输入放大器和温度反馈控制回路。此外，该器件 3.5mm*4mm*1.3mm的lga封装大大减小了布板面积。
50.作为一种优选的实施方式，为了对恒流和温控电路提供保护，本实施例进行了防反接保护模块的设计，具体描述如下。
51.防反接保护模块的组成框图如图5所示，防反接保护模块设置在设定电阻器2 和第一电阻4之间的串联线路中，并位于输出电阻器3和第一电阻4之间的串联线路中；
52.防反接保护模块包括依次连接的第二电容10、二极管11、第二电感12和第三电容13。
53.输入电源经过第二电容10滤波后，由二极管11实现保护功能，再经过第二电感12和第三电容13滤波后给负载提供电源。
54.本实施例的光源驱动电路中仅使用了1片恒流源芯片和1片温度控制芯片，在该应用领域达到了目前的最高集成度水平。
55.本实施例还提供一种光纤陀螺，包括光源5和光源驱动电路，光源驱动电路包括恒流源电路、温度控制电路和光源5，恒流源电路和温度控制电路均连接光源5，该光纤陀螺采用如上任一实施方式的集成化的光源驱动电路。
56.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。