用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路，它包括作为光源的激光二极管、恒流驱动电路和监控电流采样电路，所述恒流驱动电路将控制芯片输出的恒定电压值转变为恒定电流来驱动光源，监控电流采样电路将流过光源接收组件的监控电流转化为电压值，控制芯片采集此电压值，来获取流过光源接收组件的监控电流，通过控制芯片实时采集流过该光源接收组件的监控电流，获取当前光源的光功率。本实用新型专利技术能确保视频准直仪在全工作时间内LED光源的光功率恒定的同时，有效防止CCD过曝以及PWM脉宽调制驱动方式所造成的CCD图像闪烁的问题。

LED light source for DC photoelectric autocollimator constant power drive circuit

The utility model relates to a LED light source for DC photoelectric autocollimator constant power drive circuit, which includes laser diode as light source, constant current drive circuit and monitoring current sampling circuit, the constant voltage constant current drive circuit to control chip output value into a constant current to drive the light source, the current sampling circuit will monitor monitor the current flowing through the light receiving component into the voltage value, the voltage acquisition control chip, to get control current flowing through the light receiving module, the control chip through the light receiving real-time monitoring current components, optical power for current source. The utility model can ensure the constant optical power in the whole video collimator working hours LED light source at the same time, effectively prevent the CCD image flicker problem of CCD exposure and PWM pulse width modulation driving mode caused by the.

【技术实现步骤摘要】
用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路
本技术涉及LED光源驱动
，具体是一种用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路。
技术介绍
光电自准直仪在连续工作时，温度的变化对光源光功率(即亮度)的影响很大，在驱动电流恒定的情况下光源光功率随温度的升高而大幅减小。由此可见，温度的变化将直接影响CCD探测光强的稳定，从而影响测量精度。目前，国内针对此问题所提出的光源控制方法还不成熟，有手动调节的光源控制方法，还有根据图像信号灰度自动反馈调节PWM脉冲宽度的光源控制方法。手动调节不能保证光源控制的实时性以及高精度性。而根据图像灰度调节的方式具有局限性，当CCD与反射面位置偏差较大导致CCD接收不到光源时，无法实现光源亮度的控制，而且PWM脉冲调制的驱动方式还会造成CCD成像闪烁的问题。
技术实现思路
为了克服温度对LED光源亮度的影响以及利用图像灰度调节的方法的局限性，本技术提供一种LED光源直流恒功率驱动电路，该电路不仅能实现视频准直仪在全工作时间内LED光源亮度调节和恒功率控制，防止CCD过曝，在CCD接收不到光源时，仍能实现光源亮度恒定的控制，同时解决了PWM脉宽调制驱动方式所导致的CCD图像闪烁的问题。按照本技术提供的技术方案，所述的用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路，包括：作为光源的激光二极管、恒流驱动电路和监控电流采样电路，所述激光二极管具有LD端、PD端和电源端；所述恒流驱动电路包括：电阻R5的一端连接激光二极管LD端，电阻R5另一端连接场效应管V2漏极，场效应管V2源极连接电阻R16的一端，同时通过电阻R23接地，电阻R16另一端连接运放N1的反相输入端，同时通过电阻R22接地，运放N1的同相输入端经过电阻R3连接到控制信号，同时通过电阻R10接地以及通过电容C1接地，运放N1的输出端经过电阻R8连接到场效应管V2栅极；所述监控电流采样电路包括：电阻R7的一端连接激光二极管PD端，电阻R7另一端经过电阻R11连接运放N2的同相输入端，并且通过电阻R24接地，运放N2的输出端与反相输入端相连，并通过电阻R21接地，运放N2的输出端还通过电阻R13连接控制芯片，输出采样电压。具体的，所述电阻R13输出的采样电压连接控制芯片的A/D模块，控制芯片D/A模块输出所述控制信号连接到电阻R3。恒流驱动电路将控制芯片输出的恒定电压值转变为恒定电流来驱动光源，监控电流采样电路将流过光源接收组件的监控电流转化为电压值，控制芯片采集此电压值，来获取流过光源接收组件的监控电流，利用流过该光源接收组件的监控电流和光源光功率成正比的特性，通过控制芯片实时采集流过该光源接收组件的监控电流，获取当前光源的光功率；若光源的光功率小于预设值，则逐渐增大光源的驱动电流；反之，若当前光功率大于预设值，则逐渐减小光源的驱动电流。恒流驱动电路中通过调节限流电阻R5和R23阻值的方式限定光源的驱动电流最大值。本技术的优点是：(1)有效克服温度变化对光源光功率的影响，在光电自准直仪全工作时间内实现LED光源亮度调节和恒功率控制。(2)有效预防由于光源亮度过高导致的CCD过曝问题。(3)在CCD接收不到光源时，仍能实现光源亮度恒定的控制。(4)利用恒流驱动的方式取代PWM脉宽驱动方式，解决了由于PWM脉宽驱动方式而导致的CCD图像闪烁的问题。附图说明图1是本技术实施例中激光二极管管脚定义及底部封装示意图。图2是恒流驱动电路图。图3是监控电流采样电路图。图4是本技术电路原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。本技术选用一种带接收组件(即PD)的激光二极管(简称LED)作为光电自准直仪的光源，并且设计了恒流驱动电路以及监控电流采样电路。恒流驱动电路就是利用电压-电流转换方式，将控制芯片D/A模块输出的恒定电压值转变为恒定电流来驱动光源。监控电流采样电路是利用电流-电压转换的方式将流过光源接收组件的监控电流转化为电压值。控制芯片通过A/D模块采集此电压值，来获取流过光源接收组件的监控电流。利用流过该光源接收组件的监控电流和光源光功率成正比的特性，通过控制芯片实时采集流过该光源接收组件的监控电流，获取当前光源的光功率。若由于温度升高等因素导致光源的光功率小于预设值，则逐渐增大光源的驱动电流；反之，若当前光功率大于预设值，则逐渐减小光源的驱动电流。通过软件自动调节光源的驱动电流的方式克服温度的影响，实现光电自准直仪LED光源的恒功率控制。此外，恒流驱动电路可通过调节限流电阻阻值的方式限定LED光源的驱动电流的范围，能够有效避免由于软件设置不当等因素导致LED光源光功率、CCD过曝的问题。图1是实施例中激光二极管管脚定义，如图所示1脚是LD端，2脚是电源端(+5V)，3脚为接收组件端(PD)。图2是恒流驱动电路图。由于控制芯片D/A模块的输出无缓冲，故采用运放与场效应管组成共源放大电路，运放N1为场效应管V2提供稳定的栅极电压，使场效应管工作在恒流区。其中运放对输出有缓冲作用。所述恒流驱动电路包括：电阻R5的一端连接激光二极管LD端，电阻R5另一端连接场效应管V2漏极，场效应管V2源极连接电阻R16的一端，同时通过电阻R23接地，电阻R16另一端连接运放N1的反相输入端，同时通过电阻R22接地，运放N1的同相输入端经过电阻R3连接到控制芯片的控制信号输出端DAC，同时通过电阻R10接地以及通过电容C1接地，运放N1的输出端经过电阻R8连接到场效应管V2栅极。设DAC端输出电压为UDAC，运放N1正向输入电压为U+，负向输入电压为U-，根据运放虚短虚短的特性，U-＝U+＝UDAC×R3/(R3+R10)(1)设V2源极电压为Us，则US＝(V-/R22)*(R16+R22)(2)设场效应管V2的漏极-源极的电流(即LED的驱动电流)为IDS，流过R16的电流为I’，流过R16的电流为IS：IDS＝I’+IS(3)当R16+R22远远大于R23时，I’可忽略不计，IDS≈ISIDS＝IS＝Us/R23(4)将(1)(2)式带入，得IDS＝UDAC×R3/(R3+R10)×(R16+R22)/R22/R23(5)(5)式表明，当R3、R10、R16、R22、R23阻值一定时，LED的驱动电流可通过软件设置DAC端输出来调节。设场效应管V2漏源极电压为UDS，激光二极管的工作压降为ULED，激光二极管的电源为U，则ULED+UDS+IDS×R5+Us＝U(6)由(4)式可得，Us＝IDS×R23(7)将(7)式带入可得，Uled+UDS+IDS×R5+IDS×R23＝U(8)又因为UDS＞0，则ULED+IDS×(R5+R23)＜U(9)由此可得，IDS＜(U-ULED)/(R5+R23)(10)由于激光二极管的工作压降ULED，场效应管V2导通电压为UDS和激光二极管的电源U均为定值，LED的驱动电流的最大值由电阻R5和R23共同决定。图3是监控电流采样电路图，电路包括：电阻R7的一端连接激光二极管PD端，电阻R7另一端经过电阻R11连接运放N2的同相输入端，并且通过电阻R24接地，运放N2的输出端与反相输入端相连，并通过电阻R21接地，运放N2的输出端还通过电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路，其特征是，包括作为光源的激光二极管、恒流驱动电路和监控电流采样电路，所述激光二极管具有LD端、PD端和电源端；所述恒流驱动电路包括：电阻R5的一端连接激光二极管LD端，电阻R5另一端连接场效应管V2漏极，场效应管V2源极连接电阻R16的一端，同时通过电阻R23接地，电阻R16另一端连接运放N1的反相输入端，同时通过电阻R22接地，运放N1的同相输入端经过电阻R3连接到控制信号，同时通过电阻R10接地以及通过电容C1接地，运放N1的输出端经过电阻R8连接到场效应管V2栅极；所述监控电流采样电路包括：电阻R7的一端连接激光二极管PD端，电阻R7另一端经过电阻R11连接运放N2的同相输入端，并且通过电阻R24接地，运放N2的输出端与反相输入端相连，并通过电阻R21接地，运放N2的输出端还通过电阻R13输出采样电压。

【技术特征摘要】
1.用于光电自准直仪的LED光源直流恒功率驱动电路，其特征是，包括作为光源的激光二极管、恒流驱动电路和监控电流采样电路，所述激光二极管具有LD端、PD端和电源端；所述恒流驱动电路包括：电阻R5的一端连接激光二极管LD端，电阻R5另一端连接场效应管V2漏极，场效应管V2源极连接电阻R16的一端，同时通过电阻R23接地，电阻R16另一端连接运放N1的反相输入端，同时通过电阻R22接地，运放N1的同相输入端经过电阻R3连接到控制信号，同时通过电阻R10接地以及通过电容C1接地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾欣，郭明，张平，沈昱，梁琦，沙怡中，
申请(专利权)人：江苏北方湖光光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32