一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，特點(diǎn)是第一功率運(yùn)算放大電路的輸入端與PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，第一功率運(yùn)算放大電路的輸出端分別與第一功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端、半導(dǎo)體制冷器的正極和第十二電阻的一端相連，半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極分別與第二功率運(yùn)算放大電路的輸出端和第十三電阻的一端相連，第十三電阻的另一端分別與第二功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端及第十二電阻的另一端相連，第二功率運(yùn)算放大電路的正極輸入端與參考電源的正端相連；優(yōu)點(diǎn)是第一功率運(yùn)算放大電路和第二功率運(yùn)算放大電路成H橋型結(jié)構(gòu)，既可實(shí)現(xiàn)保持半導(dǎo)體激光器內(nèi)部溫度穩(wěn)定的功能，又減少了輸出光譜中的開關(guān)頻率干擾噪聲，同時(shí)有效地降低了功耗。
【專利說明】一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電路，尤其是一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長且光譜特性優(yōu)良，因此是光纖通信、光交換、光存儲、光陀螺、光頻標(biāo)、計(jì)量檢測等領(lǐng)域必要的光源，另外，在激光打印、激光測距、光雷達(dá)、醫(yī)學(xué)診斷、大氣環(huán)境污染監(jiān)測等方面都有著廣泛的用途。目前，外腔式半導(dǎo)體激光器已成為相干光通信、密集波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)以及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中所需的關(guān)鍵部件。半導(dǎo)體激光器的線寬、頻率、功率等性能直接影響了通信和測量系統(tǒng)的精確度。
[0003]半導(dǎo)體激光器的溫度控制電路是半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電路的一個(gè)核心技術(shù)點(diǎn)，半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的溫度波動直接影響了激光輸出的穩(wěn)定性，其中，中心波長、頻率噪聲及光功率等在半導(dǎo)體激光器中的重要性能參數(shù)對溫度比較敏感，因此對半導(dǎo)體激光器的溫度控制尤為重要。目前主要通過在半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部設(shè)置半導(dǎo)體致冷器(ThermoelectricCooler，簡稱TEC)來保持激光器內(nèi)部溫度的穩(wěn)定。然而，以往的半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動模塊主要采用脈沖調(diào)制的方式加上四個(gè)MOSFET場效應(yīng)管來驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器工作，而脈沖調(diào)制的頻率直接影響了由驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器工作來控制調(diào)節(jié)的溫度精度，當(dāng)需要更小的溫度穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，就需要增大脈沖調(diào)制的頻率，對工作環(huán)境造成不利影響；作為開關(guān)功能的MOSFET場效應(yīng)管需要更快的導(dǎo)通速度，導(dǎo)致器件成本增加且器件容易受過沖而損壞。
[0004]目前大多數(shù)的半導(dǎo)體制冷器都是集成在半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部，使用傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式進(jìn)行溫度控制，半導(dǎo)體激光器出光時(shí)容易產(chǎn)生高頻干擾噪聲，影響了半導(dǎo)體制冷器的使用，雖然實(shí)際電路中使用了 LC電路或PID (比例、積分、微分)調(diào)節(jié)電路等濾波電路，但效果仍然不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種干擾噪聲較低且溫度控制精確的可調(diào)功率激光器驅(qū)動控制電路。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，包括可調(diào)溫度控制電路和可調(diào)恒流電路，所述的可調(diào)溫度控制電路包括溫度檢測電路、PID調(diào)節(jié)電路、驅(qū)動電路和半導(dǎo)體制冷器，所述的驅(qū)動電路包括第一功率運(yùn)算放大電路、第二功率運(yùn)算放大電路、第十二電阻和第十三電阻，所述的第一功率運(yùn)算放大電路的輸入端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，所述的第一功率運(yùn)算放大電路的輸出端分別與所述的第一功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端、所述的半導(dǎo)體制冷器的正極和所述的第十二電阻的一端相連，所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極分別與所述的第二功率運(yùn)算放大電路的輸出端和所述的第十三電阻的一端相連，所述的第十三電阻的另一端分別與所述的第二功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端及所述的第十二電阻的另一端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大電路的正極輸入端與參考電源的正端相連。
[0007]所述的第一功率運(yùn)算放大電路包括第一功率運(yùn)算放大器和第十電阻，所述的第二功率運(yùn)算放大電路包括第二功率運(yùn)算放大器和第十一電阻，所述的第一功率運(yùn)算放大器和所述的第二功率運(yùn)算放大器均為LT1970功率運(yùn)算放大器，所述的第一功率運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別與所述的第十電阻的一端、所述的半導(dǎo)體制冷器的正極、所述的第一功率運(yùn)算放大器的FILTER引腳及所述的第一功率運(yùn)算放大器的SENSE_引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的Vee引腳與所述的第一功率運(yùn)算放大器的V—引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的V—引腳接-5V電壓，所述的第一功率運(yùn)算放大器的COMMON引腳接地，所述的第一功率運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第十電阻的另一端及所述的第一功率運(yùn)算放大器的SENSE+引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCsnk引腳分別與參考電源的正端和所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCsk引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCC引腳接+5V電壓，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCC引腳分別與所述的第一功率運(yùn)算放大器的ENABLE引腳和所述的第一功率運(yùn)算放大器的V+引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的正極輸入端與參考電源的正端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別與所述的第十二電阻的另一端和所述的第十三電阻的另一端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的Vee引腳與所述的第二功率運(yùn)算放大器的r引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的r引腳接-5V電壓，所述的第二功率運(yùn)算放大器的COMMON引腳接地，所述的第二功率運(yùn)算放大器的FILTER引腳分別與所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極、所述的第十一電阻的一端及所述的第二功率運(yùn)算放大器的SENSE—引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第十一電阻的另一端及所述的SENSE+引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCsffi引腳分別與參考電源的正端和所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCsk引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCC引腳接+5V電壓，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCC引腳分別與所述的第二功率運(yùn)算放大器的ENABLE引腳和所述的第二功率運(yùn)算放大器的V+引腳相連。LT1970功率運(yùn)算放大器為線性功率放大器芯片，本身具有限流功能。
[0008]所述的半導(dǎo)體制冷器的正極設(shè)置有第一鉗位電路，所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極設(shè)置有第二鉗位電路，所述的第一鉗位電路包括第一肖特基二極管和第二肖特基二極管，所述的第二鉗位電路包括第三肖特基二極管和第四肖特基二極管，所述的第一肖特基二極管的負(fù)極接+5V電壓，所述的第一肖特基二極管的正極分別與所述的第二肖特基二極管的負(fù)極和所述的半導(dǎo)體制冷器的正極相連，所述的第二肖特基二極管的正極接-5V電壓，所述的第三肖特基二極管的負(fù)極接+5V電壓，所述的第三肖特基二極管的正極分別與所述的第四肖特基二極管的負(fù)極和所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極相連，所述的第四肖特基二極管的正極接-5V電壓。第一鉗位電路和第二鉗位電路可以保護(hù)由輸出負(fù)載引起的反作用電動勢，從而增加了第一功率運(yùn)算放大器和第二功率運(yùn)算放大器的可靠性。
[0009]所述的溫度檢測電路包括第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、第五電阻和差分放大器，所述的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，所述的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號輸出端與所述的差分放大器的正極輸入端相連，所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的一端接+5V電壓，所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的另一端分別與所述的第五電阻的一端及所述的差分放大器的負(fù)極輸入端相連，所述的第五電阻的另一端接地，所述的差分放大器的輸出端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸入端相連。工作人員在外部數(shù)字信號產(chǎn)生器上設(shè)定溫度，外部數(shù)字信號產(chǎn)生器將與設(shè)定溫度對應(yīng)的數(shù)字信號發(fā)送至第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片，由第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至差分放大器，由差分放大器比較設(shè)定的溫度與實(shí)際溫度的差值，最終改變了半導(dǎo)體制冷器的工作電流以適應(yīng)半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動需求，大大提高了半導(dǎo)體激光器內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性，從而使半導(dǎo)體激光器的輸出光功率更加穩(wěn)定。
[0010]所述的PID調(diào)節(jié)電路包括第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一電容、第二電容、第三電容和第六精密運(yùn)算放大器，所述的第七電阻的一端分別與所述的差分放大器的輸出端及所述的第一電容的一端相連，所述的第一電容的另一端與所述的第八電阻的一端相連，所述的第七電阻的另一端分別與所述的第六精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端、所述的第八電阻的另一端、所述的第二電容的一端及所述的第九電阻的一端相連，所述的第六精密運(yùn)算放大器的正極輸入端與參考電源的正端相連，所述的第六精密運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第二電容的另一端、所述的第一功率運(yùn)算放大器的正極輸入端及所述的第三電容的一端相連，所述的第三電容的另一端與所述的第九電阻的另一端相連。
[0011]所述的差分放大器由AD620儀表放大器和標(biāo)準(zhǔn)外圍電阻組成，所述的的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片采用AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片。采用的AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片為16位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其輸出值理論上計(jì)算可以達(dá)到最小38.14 uV的精度。
[0012]所述的可調(diào)恒流電路由第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片、第二精密運(yùn)算放大器、第一電阻、NMOS晶體管、第二電阻、第三電阻、千分之一高精度電阻和第三精密運(yùn)算放大器組成，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號輸出端與所述的第二精密運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，所述的第二精密運(yùn)算放大器的輸出端與所述的第一電阻的一端相連，所述的第一電阻的另一端與所述的NMOS晶體管的柵極相連，所述的NMOS晶體管的漏極用于連接半導(dǎo)體激光器的負(fù)極，所述的NMOS晶體管的源極分別與所述的第三精密運(yùn)算放大器的正極輸入端及所述的千分之一高精度電阻的一端相連，所述的千分之一高精度電阻的另一端接地，所述的第三精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別與所述的第二電阻的一端及所述的第三電阻的一端相連，所述的第三電阻的另一端接地，所述的第二電阻的另一端分別與所述的第三精密運(yùn)算放大器的輸出端及所述的第二精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。
[0013]所述的第二精密運(yùn)算放大器和所述的第三精密運(yùn)算放大器均采用ADA4051-1運(yùn)算放大器，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片為AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片。采用的16位AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片作為半導(dǎo)體激光器的恒定電流調(diào)節(jié)控制器件，配合高精度的電阻網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)最小0.0lmA的電流控制精度。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在驅(qū)動電路中，第一功率運(yùn)算放大電路和第二功率運(yùn)算放大電路連接成H橋型結(jié)構(gòu)，不僅使經(jīng)過半導(dǎo)體制冷器的電流方向轉(zhuǎn)換更加便捷，實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)節(jié)溫度以保持半導(dǎo)體激光器內(nèi)部溫度穩(wěn)定的功能，而且避免了半導(dǎo)體制冷器電流中的開關(guān)頻率干擾，從而減少了半導(dǎo)體激光器輸出光譜中的開關(guān)頻率干擾噪聲；第一功率運(yùn)算放大電路和第二功率運(yùn)算放大電路只在由溫度檢測電路檢測出實(shí)際溫度與設(shè)定溫度存在較大的溫差時(shí)產(chǎn)生較大的驅(qū)動電流，當(dāng)測得的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度較接近時(shí)，第一功率運(yùn)算放大電路和第二功率運(yùn)算放大電路的輸出電壓較小，作用于半導(dǎo)體制冷器的正極與負(fù)極的電壓也同時(shí)較小，此時(shí)半導(dǎo)體制冷器的功耗較小，半導(dǎo)體制冷器不會產(chǎn)生較大的溫度過調(diào)節(jié)，使溫度得到了穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明驅(qū)動電路和半導(dǎo)體制冷器的示意圖；
圖2為本發(fā)明溫度檢測電路和PID調(diào)節(jié)電路的示意圖；
圖3為本發(fā)明可調(diào)恒流電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，包括可調(diào)溫度控制電路和可調(diào)恒流電路，可調(diào)溫度控制電路包括溫度檢測電路、PID調(diào)節(jié)電路、驅(qū)動電路和半導(dǎo)體制冷器TEC，如圖1所示，驅(qū)動電路包括第一功率運(yùn)算放大電路、第二功率運(yùn)算放大電路、第十二電阻R12和第十三電阻R13，第一功率運(yùn)算放大電路包括第一功率運(yùn)算放大器U7和第十電阻R10，第二功率運(yùn)算放大電路包括第二功率運(yùn)算放大器U8和第十一電阻Rl I，第一功率運(yùn)算放大器U7和第二功率運(yùn)算放大器U8均為LT1970功率運(yùn)算放大器，第一功率運(yùn)算放大器U7的正極輸入端與PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，第一功率運(yùn)算放大器U7的負(fù)極輸入端分別與第十電阻RlO的一端、半導(dǎo)體制冷器TEC的正極、第一功率運(yùn)算放大器U7的FILTER引腳及第一功率運(yùn)算放大器U7的SENSE_引腳相連，第一功率運(yùn)算放大器U7的Vee引腳與第一功率運(yùn)算放大器U7的V_引腳相連，第一功率運(yùn)算放大器U7的V_引腳接-5V電壓，第一功率運(yùn)算放大器U7的COMMON引腳接地，第一功率運(yùn)算放大器U7的輸出端分別與第十電阻RlO的另一端及第一功率運(yùn)算放大器U7的SENSE+引腳相連，第一功率運(yùn)算放大器U7的VCsnk引腳分別與參考電源的正端和第一功率運(yùn)算放大器U7的VCsk引腳相連，第一功率運(yùn)算放大器U7的VCC引腳接+5V電壓，第一功率運(yùn)算放大器U7的VCC引腳分別與第一功率運(yùn)算放大器U7的ENABLE引腳和第一功率運(yùn)算放大器U7的V+引腳相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的正極輸入端與參考電源的正端相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的負(fù)極輸入端分別與第十二電阻R12的另一端和第十三電阻R13的另一端相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的Vee引腳分別與第二功率運(yùn)算放大器U8的T引腳及-5V電壓相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的COMMON引腳接地，第二功率運(yùn)算放大器U8的FILTER引腳分別與半導(dǎo)體制冷器TEC的負(fù)極、第十一電阻Rll的一端及第二功率運(yùn)算放大器U8的SENSE_引腳相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的輸出端分別與第十一電阻Rll的另一端及SENSE+引腳相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的VCsnk引腳分別與參考電源的正端和第二功率運(yùn)算放大器U8的VCsk引腳相連，第二功率運(yùn)算放大器U8的VCC引腳接+5V電壓，第二功率運(yùn)算放大器U8的VCC引腳分別與第二功率運(yùn)算放大器U8的ENABLE引腳和第二功率運(yùn)算放大器U8的V+引腳相連，半導(dǎo)體制冷器TEC的正極設(shè)置有第一鉗位電路，半導(dǎo)體制冷器TEC的負(fù)極設(shè)置有第二鉗位電路，第一鉗位電路包括第一肖特基二極管Dl和第二肖特基二極管D2，第二鉗位電路包括第三肖特基二極管D3和第四肖特基二極管D4，第一肖特基二極管Dl的負(fù)極接+5V電壓，第一肖特基二極管Dl的正極分別與第二肖特基二極管D2的負(fù)極和半導(dǎo)體制冷器TEC的正極相連，第二肖特基二極管D2的正極接-5V電壓，第三肖特基二極管D3的負(fù)極接+5V電壓，第三肖特基二極管D3的正極分別與第四肖特基二極管D4的負(fù)極和半導(dǎo)體制冷器TEC的負(fù)極相連，第四肖特基二極管D4的正極接-5V電壓。
[0018]如圖2所示，溫度檢測電路包括采用AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U4、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RTl、第五電阻R5和由AD620儀表放大器U5和標(biāo)準(zhǔn)外圍電阻R6組成的差分放大器，第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U4用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U4的模擬信號輸出端與AD620儀表放大器U5的正極輸入端相連，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RTl的一端接+5V電壓，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RTl的另一端分別與第五電阻R5的一端及AD620儀表放大器U5的負(fù)極輸入端相連，第五電阻R5的另一端接地，PID調(diào)節(jié)電路包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3和第六精密運(yùn)算放大器U6，第七電阻R7的一端分別與AD620儀表放大器U5的輸出端及第一電容Cl的一端相連,第一電容Cl的另一端與第八電阻R8的一端相連，第七電阻R7的另一端分別與第六精密運(yùn)算放大器U6的負(fù)極輸入端、第八電阻R8的另一端、第二電容C2的一端及第九電阻R9的一端相連，第六精密運(yùn)算放大器U6的正極輸入端與參考電源的正端相連，第六精密運(yùn)算放大器U6的輸出端分別與第二電容C2的另一端、第一功率運(yùn)算放大器U7的正極輸入端及第三電容C3的一端相連,第三電容C3的另一端與第九電阻R9的另一端相連。
[0019]如圖3所示，可調(diào)恒流電路由采用AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U1、采用ADA4051-1運(yùn)算放大器的第二精密運(yùn)算放大器U2、第一電阻Rl、NMOS晶體管Q1、第二電阻R2、第三電阻R3、千分之一高精度電阻R4和采用ADA4051-1運(yùn)算放大器的第三精密運(yùn)算放大器U3組成，第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片Ul用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片Ul的模擬信號輸出端與第二精密運(yùn)算放大器U2的正極輸入端相連，第二精密運(yùn)算放大器U2的輸出端與第一電阻Rl的一端相連，第一電阻Rl的另一端與NMOS晶體管Ql的柵極相連，NMOS晶體管Ql的漏極用于連接半導(dǎo)體激光器LD的負(fù)極，NMOS晶體管Ql的源極分別與第三精密運(yùn)算放大器U3的正極輸入端及千分之一高精度電阻R4的一端相連，千分之一高精度電阻R4的另一端接地，第三精密運(yùn)算放大器U3的負(fù)極輸入端分別與第二電阻R2的一端及第三電阻R3的一端相連，第三電阻R3的另一端接地，第二電阻R2的另一端分別與第三精密運(yùn)算放大器U3的輸出端及第二精密運(yùn)算放大器U2的負(fù)極輸入端相連。
[0020]本發(fā)明的工作原理如下:
可調(diào)溫度控制電路中，由外部數(shù)字信號發(fā)生器設(shè)定一個(gè)表示設(shè)定溫度Tset的數(shù)字信號輸入第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U4，由第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片U4將該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并以電壓的形式從模擬信號輸出端輸出，同時(shí)位于半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部環(huán)境中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RTl準(zhǔn)確測量出半導(dǎo)體激光器外腔的實(shí)時(shí)溫度TTemp，由AD620儀表放大器U5以一定的增益倍數(shù)將設(shè)定溫度Tset與實(shí)時(shí)溫度TTemp的差值進(jìn)行放大，從AD620儀表放大器U5的輸出端輸出差值放大電壓Vdiff，差值放大電壓Vdiff經(jīng)過PID調(diào)節(jié)電路濾波后，整個(gè)電路的準(zhǔn)確度得到提升，同時(shí)從第六精密運(yùn)算放大器U6的輸出端輸出作為驅(qū)動電路的輸入端的原始電壓V7，V7=Vkef + Vdiff，其中Vkef表示參考電源的正端的電壓值，最終作用于半導(dǎo)體制冷器TEC的正極與負(fù)極之間的電壓U= rl2/rl3X (V7-VREF) = (rl2/rl3) XVdiff，其中，rl2為第十二電阻R12的阻值，rl3為第十三電阻R13的阻值，rl2/rl3表示差值放大電壓Vdiff的比例系數(shù)。通過以線性放大的方式產(chǎn)生連續(xù)的Vdiff進(jìn)行溫度反饋，避免了半導(dǎo)體制冷器TEC可能受到的開關(guān)頻率造成的干擾，使半導(dǎo)體激光器內(nèi)部溫度的穩(wěn)態(tài)誤差大大減小，半導(dǎo)體制冷器TEC能夠持續(xù)保持恒定的溫度，從而實(shí)現(xiàn)了對半導(dǎo)體激光器內(nèi)部溫度的自動恒定控制。
[0021]可調(diào)恒流電路中，根據(jù)恒流電路特點(diǎn)，第二精密運(yùn)算放大器U2的正極輸入端Pl點(diǎn)的電壓為VI，第三精密運(yùn)算放大器U3的正極輸入端P2點(diǎn)的電壓為V2，V1=V2，而V2 =IldXr4，Ild為流經(jīng)半導(dǎo)體激光器LD的電流值，r4為千分之一高精度電阻R4的阻值，P2點(diǎn)的微小電壓波動反饋到第三精密運(yùn)算放大器U3的輸出端P3點(diǎn)，P3點(diǎn)的電壓V3與P2點(diǎn)的電壓V2的差值關(guān)系得到了放大，使得P2點(diǎn)的微小電壓波動得到反相補(bǔ)償，最終使P2點(diǎn)的電壓保持高穩(wěn)定狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，包括可調(diào)溫度控制電路和可調(diào)恒流電路，所述的可調(diào)溫度控制電路包括溫度檢測電路、PID調(diào)節(jié)電路、驅(qū)動電路和半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述的驅(qū)動電路包括第一功率運(yùn)算放大電路、第二功率運(yùn)算放大電路、第十二電阻和第十三電阻，所述的第一功率運(yùn)算放大電路的輸入端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，所述的第一功率運(yùn)算放大電路的輸出端分別與所述的第一功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端、所述的半導(dǎo)體制冷器的正極和所述的第十二電阻的一端相連，所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極分別與所述的第二功率運(yùn)算放大電路的輸出端和所述的第十三電阻的一端相連，所述的第十三電阻的另一端分別與所述的第二功率運(yùn)算放大電路的負(fù)極輸入端及所述的第十二電阻的另一端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大電路的正極輸入端與參考電源的正端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的第一功率運(yùn)算放大電路包括第一功率運(yùn)算放大器和第十電阻，所述的第二功率運(yùn)算放大電路包括第二功率運(yùn)算放大器和第十一電阻，所述的第一功率運(yùn)算放大器和所述的第二功率運(yùn)算放大器均為LT1970功率運(yùn)算放大器，所述的第一功率運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸出端相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別與所述的第十電阻的一端、所述的半導(dǎo)體制冷器的正極、所述的第一功率運(yùn)算放大器的FILTER引腳及所述的第一功率運(yùn)算放大器的SENSE—引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的Vee引腳與所述的第一功率運(yùn)算放大器的r引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的r引腳接-5V電壓，所述的第一功率運(yùn)算放大器的COMMON引腳接地，所述的第一功率運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第十電阻的另一端及所述的第一功率運(yùn)算放大器的SENSE+引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCsffi引腳分別與參考電源的正端和所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCSK。引腳相連，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCC引腳接+5V電壓，所述的第一功率運(yùn)算放大器的VCC引腳分別與所述的第一功率運(yùn)算放大器的ENABLE引腳和所述的第一功率運(yùn)算放大器的V+引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的正極輸入端與參考電源的正端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大 器的負(fù)極輸入端分別與所述的第十二電阻的另一端和所述的第十三電阻的另一端相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的Vee引腳與所述的第二功率運(yùn)算放大器的▼引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的T引腳接-5V電壓，所述的第二功率運(yùn)算放大器的COMMON引腳接地，所述的第二功率運(yùn)算放大器的FILTER引腳分別與所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極、所述的第十一電阻的一端及所述的第二功率運(yùn)算放大器的SENSE_引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第十一電阻的另一端及所述的SENSE+引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCsnk引腳分別與參考電源的正端和所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCsk引腳相連，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCC引腳接+5V電壓，所述的第二功率運(yùn)算放大器的VCC引腳分別與所述的第二功率運(yùn)算放大器的ENABLE引腳和所述的第二功率運(yùn)算放大器的T引腳相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的半導(dǎo)體制冷器的正極設(shè)置有第一鉗位電路，所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極設(shè)置有第二鉗位電路，所述的第一鉗位電路包括第一肖特基二極管和第二肖特基二極管，所述的第二鉗位電路包括第三肖特基二極管和第四肖特基二極管，所述的第一肖特基二極管的負(fù)極接+5V電壓，所述的第一肖特基二極管的正極分別與所述的第二肖特基二極管的負(fù)極和所述的半導(dǎo)體制冷器的正極相連，所述的第二肖特基二極管的正極接-5V電壓，所述的第三肖特基二極管的負(fù)極接+5V電壓，所述的第三肖特基二極管的正極分別與所述的第四肖特基二極管的負(fù)極和所述的半導(dǎo)體制冷器的負(fù)極相連，所述的第四肖特基二極管的正極接-5V電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的溫度檢測電路包括第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、第五電阻和差分放大器，所述的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，所述的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號輸出端與所述的差分放大器的正極輸入端相連，所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的一端接+5V電壓，所述的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的另一端分別與所述的第五電阻的一端及所述的差分放大器的負(fù)極輸入端相連，所述的第五電阻的另一端接地，所述的差分放大器的輸出端與所述的PID調(diào)節(jié)電路的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的PID調(diào)節(jié)電路包括第七電阻、 第八電阻、第九電阻、第一電容、第二電容、第三電容和第六精密運(yùn)算放大器，所述的第七電阻的一端分別與所述的差分放大器的輸出端及所述的第一電容的一端相連，所述的第一電容的另一端與所述的第八電阻的一端相連，所述的第七電阻的另一端分別與所述的第六精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端、所述的第八電阻的另一端、所述的第二電容的一端及所述的第九電阻的一端相連，所述的第六精密運(yùn)算放大器的正極輸入端與參考電源的正端相連，所述的第六精密運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述的第二電容的另一端、所述的第一功率運(yùn)算放大器的正極輸入端及所述的第三電容的一端相連，所述的第三電容的另一端與所述的第九電阻的另一端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的差分放大器由AD620儀表放大器和標(biāo)準(zhǔn)外圍電阻組成，所述的的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片采用AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的可調(diào)恒流電路由第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片、第二精密運(yùn)算放大器、第一電阻、NMOS晶體管、第二電阻、第三電阻、千分之一高精度電阻和第三精密運(yùn)算放大器組成，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片用于接收由外部數(shù)字信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號輸出端與所述的第二精密運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，所述的第二精密運(yùn)算放大器的輸出端與所述的第一電阻的一端相連，所述的第一電阻的另一端與所述的NMOS晶體管的柵極相連，所述的NMOS晶體管的漏極用于連接半導(dǎo)體激光器的負(fù)極，所述的NMOS晶體管的源極分別與所述的第三精密運(yùn)算放大器的正極輸入端及所述的千分之一高精度電阻的一端相連，所述的千分之一高精度電阻的另一端接地，所述的第三精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別與所述的第二電阻的一端及所述的第三電阻的一端相連，所述的第三電阻的另一端接地，所述的第二電阻的另一端分別與所述的第三精密運(yùn)算放大器的輸出端及所述的第二精密運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動控制電路，其特征在于所述的第二精密運(yùn)算放大器和所述的第三精密運(yùn)算放大器均采用ADA4051-1運(yùn)算放大器，所述的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片為AD5060數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換芯片。
【文檔編號】G05F1/56GK103944061SQ201410148305
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】呂國慶, 蔣偉平, 史訓(xùn)兵 申請人:浙江中欣動力測控技術(shù)有限公司