激光器恒流驱动方法及LED光源驱动电路技术

本发明专利技术公开了一种窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路的驱动方法，包括：输出恒定电流的步骤：根据激光器所需要的恒定电流值I1，计算第一模拟开关的输出电压值V2，设置电压信号DA1的电压值等于V2的电压值，设置PWM信号为恒定电压信号，使所述第一模拟开关的第二端子连接到输出端子；输出脉冲电流的步骤：根据激光器所需要的脉冲电流值的幅值I1，计算第一模拟开关的输出电压值V2，设置电压信号DA1的电压值等于V2的电压值，设置PWM信号为窄脉宽信号，使第一模拟开关芯片的第一端子和第二端子根据PWM信号分别连接到输出端子。本发明专利技术电路通过PWM信号调制第一模拟开关输出脉宽调制电压，使输出电流与PWM波形对应，达到窄脉宽高功率激光器恒流驱动的目的。率激光器恒流驱动的目的。率激光器恒流驱动的目的。

【技术实现步骤摘要】
激光器恒流驱动方法及LED光源驱动电路
[0001]本申请是申请日为2021年7月2日、申请号为202110746862.9、专利技术名称为“窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路及光模块”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及激光器恒流驱动电路
，特别涉及一种窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路的驱动方法及LED光源驱动电路。

技术介绍

[0003]半导体激光器在激光通信、激光打标、激光测距、激光雷达等领域获得了广泛的应用。半导体激光器的一个特点是采用恒流电流驱动，因此要产生高稳定性波长的激光，要求具有恒流电流具有高的稳定性，并且浪涌电流小，无反向过冲电流的特点。目前激光器恒流驱动电路的方案种类繁多，但是还是很难找到一种采用激光器的输出端接地，同时具有电流的脉宽宽度和幅值任意可调，且具有高功率窄脉宽恒流输出的驱动电路。
[0004]其中一种现有的方案是采用功率晶体管，例如NPN三极管、达林顿管、NMOS管，使其工作在线性恒流方式，实现激光器的恒定或者脉冲工作，因为NMOS管跨导高，可以实现更高的速率，而且NMOS管电路可以与TTL电平兼容，因此目前在产品中得到了广泛的应用。如专利文献CN106444951A公布了《超高速大电流脉冲式恒流源》，采用NPN型达林顿晶体管工作在线性恒流状态，采用电流串联负反馈电路，实现超高速脉冲电流的驱动。如专利文献CN111629490A公布了《一种电流可调及PWM闪频控制的恒流驱动电路及控制方法》，采用NMOS管或达林顿管工作在线性恒流状态，采用电流并联负反馈电路，实现的恒流驱动电路。这些电路要求激光器工作时采用悬浮工作，这样此种驱动方式就不满足一些具有监测功能的激光器，其要求激光器的恒流输出的端子必须接地的场合工作。
[0005]另一种现有的方案也是采用功率晶体管，使其工作在开关模式，在开关关断时给激光器并联的电容充电或放电，在开关开启时瞬间给激光器并联的电容放电或者充电，达到对激光器高速窄脉宽驱动的目的。如专利文献CN108011293B提出《一种窄脉宽红外半导体激光器驱动电路》，将储能电容和激光器串联后并联在NMOS管的漏极和接地端，通过脉宽驱动NMOS管，达到激光器输出窄脉宽光斑的目的。这种方式使可以实现很窄的激光器脉冲电流输出，但是其输出电流幅值不可调节，脉宽的变化对输出电流幅值影响较大。
[0006]还有一种现有的方案是采用CMOS电路、电流镜电路实现激光器的恒流驱动。如专利文献CN109818257B《一种CMOS工艺激光驱动电路》采用CMOS集成电路和电流镜方式实现的激光器恒流电路，以及专利文献CN110783813A《一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置》采用CMOS电路实现脉冲恒流输出。同样这些方案较难实现输出电流脉宽的精确控制，限制了其应用。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术解决的技术问题至少包括：一是通过晶体管(诸如PMOS晶体管)
的漏极连接激光器的阳极，激光器的阴极连接信号地，以利于激光器散热和多激光器并联；二是使晶体管工作在线性恒流区，并且处于电流并联深度负反馈状态，可以达到输出电流幅值、电流脉宽精确可控；三是采用匹配的信号调整电路和脉冲移相电路，可以实现激光器的窄脉宽和高功率的输出。
[0008]本专利技术窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路，组成包括电流取样电阻R1、PMOS晶体管、运放U1、第一模拟开关U2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、激光器D1，使流过取样电阻R1的电流信号经过运放U1驱动P沟道MOS管，使MOS管处于恒流工作区，此时使流过激光器D1的电流为恒定电流，并且激光器的一端接信号地，以及通过PWM信号调制第一模拟开关U2输出脉宽调制电压，使输出电流与PWM波形对应，达到窄脉宽高功率激光器恒流驱动的目的。
[0009]为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供了一种窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路，包括：第一电阻、晶体管、运放、第一模拟开关、第二电阻、第三电阻、第四电阻和激光器；
[0010]所述第一电阻，包括：电流取样电阻；
[0011]所述第一电阻，其第一端子连接电源端子，第二端子连接所述晶体管的源极；
[0012]所述第二电阻，其第一端子连接所述晶体管的源极，第二端子连接所述运放的负输入端；
[0013]所述第三电阻，其第一端子连接所述运放的负输入端，第二端子连接所述第一模拟开关的输出端子；
[0014]所述第四电阻，其第一端子连接所述晶体管的栅极；
[0015]所述晶体管，其漏极连接所述激光器的第一端子；
[0016]所述激光器，其第二端子连接信号地；
[0017]所述运放，其正输入端连接参考电压，其输出端连接所述第四电阻的第二端子，
[0018]在一种示例性的方案中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运放、晶体管、激光器构成电流并联负反馈电路；通过所述第一电阻上的电流计算流过所述激光器的电流。
[0019]在一种示例性的方案中，所述第一模拟开关的第一端子为输入信号端子，连接信号地；所述第一模拟开关的第二端子为输入信号端子，连接电压信号DA1；所述第一模拟开关的第三端子为选择控制端子，连接PWM信号；所述PWM信号设置为恒定电压信号或者窄脉宽电压信号；所述第一模拟开关的输出信号为由选择控制端子进行PWM信号调制输出的信号，幅值在0V电压和电压信号DA1的幅值之间变化。
[0020]在一种示例性的方案中，所述晶体管为：PMOS管、PNP晶体管或者含有PNP晶体管的达林顿晶体管。
[0021]在一种示例性的方案中，所述窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路还包括并联在运放的输出端和运放的负输入端之间的信号调整电路；
[0022]所述信号调整电路包括：第五电阻、第六电阻和第一电容；
[0023]所述第六电阻和所述第一电容串联后并接在所述运放的负输入端和输出端之间；
[0024]所述第五电阻直接连接在所述运放的负输入端和输出端之间。
[0025]在一种示例性的方案中，所述的窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路还包括脉冲整形电路；
[0026]所述脉冲整形电路包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第二电容和第二二极管；
[0027]所述第九电阻的第一端子连接所述第一模拟开关的输出端；
[0028]所述第九电阻的第二端子连接所述第十电阻的第一端子；
[0029]所述第二电容的第一端子连接所述第九电阻的第二端子；
[0030]所述第二电容的第二端子连接所述第十一电阻的第一端子；
[0031]所述第二二极管的阳极连接所述第十一电阻的第一端子；
[0032]所述第二二极管的阴极连接所述运放的正输入端；
[0033]所述第十电阻的第二端子和所述第十一电阻的第二端子接信号地。
[0034]在一种示例性的方案中，流过所述激光器的电流I1，计算公式如下：
[0035][0036]其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：输出恒定电流的步骤：根据激光器所需要的恒定电流值I1，计算第一模拟开关的输出电压值V2，设置电压信号DA1的电压值等于V2的电压值，设置PWM信号为恒定电压信号，使所述第一模拟开关的第二端子连接到输出端子；输出脉冲电流的步骤：根据激光器所需要的脉冲电流值的幅值I1，计算第一模拟开关的输出电压值V2，设置电压信号DA1的电压值等于V2的电压值，设置PWM信号为窄脉宽信号，使第一模拟开关芯片的第一端子和第二端子根据PWM信号分别连接到输出端子。2.根据权利要求1所述的窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述计算第一模拟开关的输出电压值V2的步骤，通过如下公式计算：其中，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，V1为提供给第一电阻的第一端子的电压，V2为第一模拟开关的输出端电压，V3为提供给运放的正输入端的参考电压。3.根据权利要求1所述的窄脉宽高功率激光器恒流驱动电路的驱动方法，其特征在于，采用上述恒定电流驱动LED光源，或者采用上述脉冲电流驱动LED光源。4.一种窄脉宽高功率LED光源恒流驱动电路，其特征在于，包括：第一电阻、晶体管、运放、第一模拟开关、第二电阻、第三电阻、第四电阻和LED光源；所述第一电阻，包括：电流取样电阻；所述第一电阻，其第一端子连接电源端子，第二端子连接所述晶体管的源极；所述第二电阻，其第一端子连接所述晶体管的源极，第二端子连接所述运放的负输入端；所述第三电阻，其第一端子连接所述运放的负输入端，第二端子连接所述第一模拟开关的输出端子；所述第四电阻，其第一端子连接所述晶体管的栅极；所述晶体管，其漏极连接所述LED光源的第一端子；所述LED光源，其第二端子连接信号地；所述运放，其正输入端连接参考电压，其输出端连接所述第四电阻的第二端子，其中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运放、晶体管、LED光源构成电流并联负反馈电路；通过所述第一电阻上的电流计算流过所述LED光源的电流。5.根据权利要求1所述的窄脉宽高功率LED光源恒流驱动电路，其特征在于，其中，所述第一模拟开关的第一端子为输入信号端子，连接信号地；所述第一模拟开关的第二端子为输入信号端子，连接电压信号DA1；所述第一模拟开关的第三端子为选择控制端子，连接PWM信号；所述PWM信号设置为恒定电压信号或者窄脉宽电压信号；所述第一模拟开关的输出信号为由选择控制端子进行PWM信号调制输出的信号，幅值在0V电压和电压信号DA1的幅值之间变化。6.根据权利要求1所述的窄脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡肖松，骈冰，戢冰，梁钦，
申请(专利权)人：中科慧远视觉技术洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：