專利名稱：一種帶模式切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光電源電路，尤其是涉及一種帶模式切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電
源電路。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)不斷廣泛地應(yīng)用到人們的生產(chǎn)與生活之中，特別 是半導(dǎo)體激光器，已經(jīng)越來越廣泛地用于國防、科研、醫(yī)療和光通信等領(lǐng)域。作為半導(dǎo)體激 光器重要組成部分的驅(qū)動電源對激光器的性能有著非常重要的作用，因此，設(shè)計穩(wěn)定可靠 和連續(xù)工作能力強(qiáng)的半導(dǎo)體激光電源顯得尤為重要。 現(xiàn)階段，人們設(shè)計的半導(dǎo)體激光電源一般都具有保護(hù)功能，但大多數(shù)是在電路過 流或短路情況下對電路進(jìn)行切斷以達(dá)到保護(hù)的目的，這種電源雖然可以保護(hù)激光器，但是 如果在某些場合下，電源的突然中斷導(dǎo)致整個實驗平臺需要重新啟動，而有些實驗平臺重 新啟動將是一個非常繁瑣復(fù)雜的過程，甚至?xí)绊懙綄嶒灲Y(jié)果。還有一種保護(hù)措施是電路 過流時，將工作電流限定在最大值，這種電源雖然在一定條件下可以連續(xù)工作，但是過流時 將會工作在最大電流值，激光器長時間工作在最大電流將會影響到其使用壽命。因此，如何 突破傳統(tǒng)模式的束縛，設(shè)計一款新型的，穩(wěn)定可靠又能很好連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光電源成 為一個有待解決的技術(shù)難題。 公告號為CN2770168的實用新型專利提供一種半導(dǎo)體激光電源，包括主控單片 機(jī)、驅(qū)動電路、半導(dǎo)體激光器、溫度控制電路、功率檢測電路、光斑檢測電路、輸入輸出接口 電路及電平轉(zhuǎn)換電路。其中主控單片機(jī)輸出控制電壓至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路將該電壓轉(zhuǎn)換 為穩(wěn)定電流，驅(qū)動半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光；功率檢測電路用于將半導(dǎo)體激光器的激光輸出 功率轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號并輸入主控單片機(jī)，由主控單片機(jī)對此信號進(jìn)行采樣、量化和定 標(biāo)，獲取激光輸出功率；光斑檢測電路用于將光斑大小信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸入主控單 片機(jī)，由主控單片機(jī)對該信號進(jìn)行采樣、量化和定標(biāo)，獲取光斑大小。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單， 體積小，操作方便，電源的狀態(tài)顯示直觀，可方便地與計算機(jī)通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)模式的激光電源電路所存在的不足，提供一種帶模式 切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電源電路。 本發(fā)明設(shè)有正常工作模式電路、電流取樣電路、模式控制與切換電路、保護(hù)工作模 式電路和保護(hù)電路，正常工作模式電路的電源輸入端外接市電，正常工作模式電路的電流 取樣輸出端接電流取樣電路的電流取樣輸入端，模式控制與切換電路的輸入端接電流取樣 電路的電流取樣輸出端，模式控制與切換電路的正?？刂菩盘栞敵龆私诱９ぷ髂Ｊ诫娐?的正?？刂菩盘栞斎攵?，模式控制與切換電路的過流控制信號輸出端接保護(hù)工作模式電路 的過流控制信號輸入端，保護(hù)工作模式電路設(shè)有保護(hù)電路，正常工作模式電路和保護(hù)工作 模式電路的輸出端分別接負(fù)載，保護(hù)工作模式電路的電源輸入端外接市電。
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所述正常工作模式電路，將輸入市電220VAC經(jīng)過整流濾波和變壓后轉(zhuǎn)換成低壓 直流電，由調(diào)整管調(diào)整得到一穩(wěn)定的輸出電壓，經(jīng)過軟啟動和電流源電路后輸出到負(fù)載。
所述保護(hù)工作模式電路，具有和正常工作模式電路相似的結(jié)構(gòu)，與正常工作模式 電路接到同一負(fù)載，相當(dāng)于正常工作模式電路的一個后備電路，但和正常工作模式電路相 互獨(dú)立、互不影響，可以設(shè)定工作電流在小于激光器最大工作電流的任一值。并且保護(hù)工作 模式電路仍然具有保護(hù)電路，提高電路的安全性、可靠性。 所述模式控制與切換電路，將電流取樣電路對正常工作模式的取樣電流進(jìn)行處 理，若取樣電流小于或等于設(shè)定保護(hù)值的對應(yīng)值，則正常工作模式電路保持工作；若取樣電 流大于設(shè)定保護(hù)值的對應(yīng)值，則電路切換到保護(hù)工作模式繼續(xù)工作，保證電路工作的連續(xù) 性。 由此可見，與現(xiàn)有的激光電源電路相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明可以工作在兩種模式下正常工作模式和保護(hù)工作模式，并且正常工作模
式和保護(hù)工作模式互不影響。當(dāng)電路正常時，電源工作在正常工作模式下；當(dāng)電路出現(xiàn)過流
或短路狀態(tài)時，觸發(fā)控制電路作用，電路切換到保護(hù)工作模式繼續(xù)工作，保護(hù)工作模式下工
作電流可以設(shè)為低于最大工作電流的任意值，并且保護(hù)工作模式仍然具有保護(hù)電路以加強(qiáng)
安全性。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本發(fā)明實施例設(shè)有正常工作模式電路1 、電流取樣電路2、模式控制與 切換電路3、保護(hù)工作模式電路4和保護(hù)電路5，正常工作模式電路1的電源輸入端外接市 電V，正常工作模式電路1的電流取樣輸出端接電流取樣電路2的電流取樣輸入端，模式控 制與切換電路3的輸入端接電流取樣電路2的電流取樣輸出端，模式控制與切換電路3的 正?？刂菩盘栞敵龆私诱９ぷ髂Ｊ诫娐?的正常控制信號輸入端，模式控制與切換電路 3的過流控制信號輸出端接保護(hù)工作模式電路4的過流控制信號輸入端，保護(hù)工作模式電 路4設(shè)有保護(hù)電路，正常工作模式電路1和保護(hù)工作模式電路4的輸出端分別接負(fù)載6，保 護(hù)工作模式電路4的電源輸入端外接市電V。 所述正常工作模式電路，將輸入市電220VAC經(jīng)過整流濾波和變壓后轉(zhuǎn)換成低壓 直流電，由調(diào)整管調(diào)整得到一穩(wěn)定的輸出電壓，經(jīng)過軟啟動和電流源電路后輸出到負(fù)載。
所述保護(hù)工作模式電路，具有和正常工作模式電路相似的結(jié)構(gòu)，與正常工作模式 電路接到同一負(fù)載，相當(dāng)于正常工作模式電路的一個后備電路，但和正常工作模式電路相 互獨(dú)立、互不影響，可以設(shè)定工作電流在小于激光器最大工作電流的任一值。并且保護(hù)工作 模式電路仍然具有保護(hù)電路，提高電路的安全性、可靠性。 所述模式控制與切換電路，將電流取樣電路對正常工作模式的取樣電流進(jìn)行處 理，若取樣電流小于或等于設(shè)定保護(hù)值的對應(yīng)值，則正常工作模式電路保持工作；若取樣電
4流大于設(shè)定保護(hù)值的對應(yīng)值，則電路切換到保護(hù)工作模式繼續(xù)工作，保證電路工作的連續(xù) 性。 本發(fā)明可以工作在兩種狀態(tài)下正常工作模式和保護(hù)工作模式。當(dāng)電路正常時，電 源工作在正常工作模式下，電流取樣電路對正常工作模式下的電流進(jìn)行取樣，送到模式控 制與切換電路進(jìn)行信息的處理，正常工作模式保持工作；而當(dāng)電路出現(xiàn)過流或短路狀態(tài)時， 觸發(fā)控制電路作用，電路切換到保護(hù)工作模式繼續(xù)工作，保護(hù)工作模式下工作電流可以設(shè) 為低于最大工作電流的任意值，并且保護(hù)工作模式仍然具有保護(hù)電路以加強(qiáng)安全性。
如圖2所示，在正常工作模式電路中，Kl、 A1分別為繼電器J1的中間觸點(diǎn)和常閉 觸點(diǎn)，當(dāng)電路正常工作時，開關(guān)S1閉合；Ful為保險絲，Rtl為熱敏電阻，Rvl為壓敏電阻， Ll、 Cl、 C2、 C3、 C4組成一個EMI濾波器；R1可以釋放電容C3上的電壓；變壓器Tl和整流 橋BR1將220V市電降壓整流成低壓直流電壓，由調(diào)整管IC1及其外圍電路調(diào)整得到一穩(wěn)定 的輸出電壓，其計算公式如下Vol = (l+Rpl/R2) *Vr，其中Vr = 1. 25V ;R4、C9和穩(wěn)壓管D3 組成一個軟啟動電路保證電路的輸出電流緩慢變化以保護(hù)半導(dǎo)體激光器；A1及其外圍電 路組成可調(diào)電流源電路輸出到負(fù)載LD(本實施例的負(fù)載電流為0 2A)，其輸出電流由可變 電阻Rp2調(diào)節(jié)，計算公式如下11 = VD3*Rp2*R8/(Rp2+R5);瞬態(tài)抑制管D4和R7與負(fù)載LD 并聯(lián)以吸收浪涌電流；電阻R8對正常工作模式電路中的電流進(jìn)行取樣，并將電流信號轉(zhuǎn)換 成電壓信號送到由電阻R9、R10、R11、R12和運(yùn)算放大器A2所構(gòu)成的差分放大電路，將較小 的電壓信號(由于R8較小)進(jìn)行放大；所得到的放大信號Vo2接到比較器A3的同相端，與 AMP2的反相端一個設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vrefl進(jìn)行比較。當(dāng)電路正常工作時，Vo2 < Vrefl，則 A3輸出低電平，可控硅SCR1控制極G為低電平，可控硅截止，繼電器Jl兩端無電位差，A1、 Bl分別為Jl常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)，故此時Sl閉合并且S2斷開，正常工作模式電路工作； 當(dāng)電路出現(xiàn)過流或短路情況時，Vo2 > Vrefl，則A3輸出高電平，可控硅SCR1控制極G為高 電平，可控硅導(dǎo)通，繼電器Jl兩端有電位差。故此時S2閉合并且S1斷開，電路切換到保護(hù) 工作模式；由可控硅的特性知，電路切換到了保護(hù)工作模式后，即使可控硅控制極G處于低 電平，可控硅仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣電路將繼續(xù)工作于保護(hù)工作模式。
在保護(hù)工作模式下，工作電路具有與正常工作模式相似的電路結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于正常 工作模式的一個后備電路，當(dāng)電路切換到保護(hù)工作模式時，S2、S3閉合(K2、A2分別為繼電 器J2的中間觸電和常閉觸點(diǎn))，電路輸出電流12 = VD7*Rp4*R21/(Rp4+R19)到負(fù)載，運(yùn)算 放大器A5和A6、可控硅SCR2、繼電器J2及其外圍電路構(gòu)成保護(hù)工作模式的保護(hù)電路，當(dāng)電 路正常時繼電器J2控制的開關(guān)S3閉合電路工作；當(dāng)電路過流或短路時，S3斷開，電路停止 工作，很好地保護(hù)了電路。 本發(fā)明不局限于以上較佳實施方式，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)得到的與本發(fā)明
相同或相近似的產(chǎn)品，均落于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 以下給出圖2中的主要元器件清單 Rvl， Rv2 :10N471KQ Rtl， Rt2 :NTC10-20D Rl，R15:100kQ R2，R16:240Q R3， R4， R5， R17， R18， R19 :10kQ
5
R6，R20:220Q R7:lkQ R8' R21 :0. 2Q R9， RIO， R22， R23 :5. lkQ Rll， R12， R24， R25 :51kQ R13，R26:82Q R14，R27:200Q Cl， C2， C3, C4， C6， C8， C9， CIO， Cll， C12， C13， C15， C17， C18 :0. 1 u f C5，C14:47uf C7，C16:22uf LD :LDM-0808-002W-X3 IC1， IC2 :LM338 Ful， Fu2 :Fuse2A Ll，L2:20mh Tl， T2 :初次級繞組比220 : 11 Dl， D2， D5， D6 :in4148 D3，D7:in4733 D4， D8 :p6ke6. 8a Al， A2， A3， A4， A5， A6 :LM358N Q1，Q3:9012 Q2， Q4 :TIP122 BR1， BR2 :KBP307 SCR1， SCR2 :BT151 Jl， J2 :JQC—3FF。
權(quán)利要求
一種帶模式切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電源電路，其特征在于設(shè)有正常工作模式電路、電流取樣電路、模式控制與切換電路、保護(hù)工作模式電路和保護(hù)電路，正常工作模式電路的電源輸入端外接市電，正常工作模式電路的電流取樣輸出端接電流取樣電路的電流取樣輸入端，模式控制與切換電路的輸入端接電流取樣電路的電流取樣輸出端，模式控制與切換電路的正常控制信號輸出端接正常工作模式電路的正?？刂菩盘栞斎攵?，模式控制與切換電路的過流控制信號輸出端接保護(hù)工作模式電路的過流控制信號輸入端，保護(hù)工作模式電路設(shè)有保護(hù)電路，正常工作模式電路和保護(hù)工作模式電路的輸出端分別接負(fù)載，保護(hù)工作模式電路的電源輸入端外接市電。
全文摘要
一種帶模式切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電源電路，涉及一種激光電源電路。提供一種帶模式切換的連續(xù)半導(dǎo)體激光電源電路。設(shè)有正常工作模式電路、電流取樣電路、模式控制與切換電路、保護(hù)工作模式電路和保護(hù)電路，正常工作模式電路的電源輸入端外接市電，電流取樣輸出端接電流取樣電路的電流取樣輸入端；模式控制與切換電路的輸入端接電流取樣電路的電流取樣輸出端，正?？刂菩盘栞敵龆私诱９ぷ髂Ｊ诫娐返恼？刂菩盘栞斎攵耍^流控制信號輸出端接保護(hù)工作模式電路的過流控制信號輸入端；保護(hù)工作模式電路設(shè)有保護(hù)電路，正常工作模式電路和保護(hù)工作模式電路的輸出端分別接負(fù)載，保護(hù)工作模式電路的電源輸入端外接市電。
文檔編號H01S5/042GK101789561SQ20101012291
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者葉新榮, 周敏, 張愛文, 張愛清, 王曉鐘, 蔡志平, 許惠英 申請人:廈門大學(xué)