一种用于半导体激光器的温度控制电路制造技术

本实用新型专利技术属于激光器测试技术领域，公开了一种用于半导体激光器的温度控制电路，包括电流方向控制模块、电流大小控制模块、驱动控制器、双向LC滤波模块、电流检测模块和电压检测模块；电流方向控制模块的输入端和电流大小控制模块的输入端作为温度控制电路的输入端；电流检测模块的反馈端作为温度控制电路的电流反馈端，电流检测模块的电流输出端连接TEC；电压检测模块的输入端连接至电流检测模块与TEC的连接端，电压检测模块的输出端作为温度控制电路的电压反馈端。本实用新型专利技术采用集成的刷式电机驱动芯片作为TEC驱动主体，配合PWM驱动电路和可调电源模块使用，电路结构简单，控制可靠。制可靠。制可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体激光器的温度控制电路


[0001]本技术属于激光器测试
，更具体地，涉及一种用于半导体激光器的温度控制电路。

技术介绍

[0002]随着半导体激光器技术的快速发展，其各方面性能均得到显著提高，被广泛应用于通信、军事、医疗等领域。但由于其输出波长、阈值电流、使用寿命、输出功率等都受温度的影响，限制了激光器的使用，因此半导体激光器温度控制技术对激光器的应用起到重要作用。
[0003]TEC(Thermo
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Electric Cooler，半导体热电制冷器)以其体积小、重量轻，可通过改变电流方向控制制冷和加热、温度响应好、温度控制精密等优点成为半导体激光器温度控制的理想器件。如图1所示，TEC包括一些P型和N型对，通过电极连接，夹在两个绝缘电极间。通过控制TEC两端电路的大小和方向实现目标器件的升温或者降温，这种控制方式要求有专用的驱动电路。
[0004]常见的TEC驱动电路采用H桥驱动电路，如图2所示，使用PWM控制四个MOS管(Q1
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Q4)的开关，在TEC两端形成不同电压，从而实现TEC驱动，通过控制TEC两端电压高低，实现电流方向的切换。H桥驱动电路采用对称结构，每半桥可以看成是一个DC
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DC电源模块，其输出电压值由电源电压与PWM占空比共同决定。中国专利CN102494433A该申请对H桥驱动电路进行改进，利用DC
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DC电源芯片间接实现H桥控制，但本质上仍属于H桥控制电路。
[0005]H桥驱动电路有以下缺陷：(1)使用MOSFET管开关时，需要使用外围自举电路抬升供电电压打开，外围电路器件多，同时使用的电感体积大，PCB电路板面积大。(2)需进行死区防护设计，防止同一侧上下桥的桥臂同时打开，造成短路故障，电路结构复杂。
[0006]对于半导体激光器出厂前的可靠性测试，需要同时批量测试多个半导体激光器在多个温度下的性能参数。现行的H桥驱动电路设计复杂，外围支持器件使用多，集成度低，PCB电路板面积大，无法通过拼接多个H桥驱动电路应对实际批量测试需求。因此，亟待专利技术一种新型的结构简单、集成度高的TEC驱动电路用于半导体激光器批量测试的温度控制。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种用于半导体激光器的温度控制电路，旨在解决现有技术中由于H桥驱动电路电感体积大、使用多个外围支持电路器件、电路设计复杂导致集成度低、PCB电路板过大，无法满足半导体激光器出厂批量测试控制需求的问题。
[0008]本技术提供了一种用于半导体激光器的温度控制电路，包括：电流方向控制模块、电流大小控制模块、驱动控制器、双向LC滤波模块、电流检测模块和电压检测模块；电流方向控制模块的输入端和所述电流大小控制模块的输入端均作为温度控制电路的输入端；驱动控制器的第一输入端连接至电流方向控制模块的输出端，驱动控制器的第二输入
端连接至电流大小控制模块的输出端；双向LC滤波模块的输入端连接至驱动控制器的输出端；电流检测模块的输入端连接至双向LC滤波模块的输出端，电流检测模块的反馈端作为温度控制电路的电流反馈端，电流检测模块的电流输出端连接TEC；电压检测模块的输入端连接至电流检测模块与TEC的连接端，电压检测模块的输出端作为温度控制电路的电压反馈端。
[0009]其中，工作时，电流方向控制模块根据外部控制指令输出电流方向信息；电流大小控制模块根据外部控制指令输出电流大小信息；驱动控制器根据电流方向信息和所述电流大小信息调节输出端的电流方向和电压占空比大小；双向LC滤波模块将驱动控制器输出的脉冲电流调整为平滑稳定的电流输出；电流检测模块用于检测实际流入TEC的电流值并将流经所述TEC的实际电流值实时进行反馈；电压检测模块将TEC两端的电压值实时进行反馈。
[0010]更进一步地，电流方向控制模块为IIC转IO芯片PCAL6416A扩展出16个IO口并控制每个通道的电流方向。电流大小控制模块为IIC转PWM芯片TLC59116F扩展出16个PWM口并控制每个通道的电压有效值大小。
[0011]更进一步地，双向LC滤波模块包括第一电感L1、第二电感L2和电容C1；第一电感L1的一端连接至驱动控制器的输出端正极，第一电感L1的另一端连接电流检测模块，第二电感L2的一端连接驱动控制器的输出端负极，第二电感L2的另一端连接TEC，电容C1连接在第一电感L1的另一端与第二电感L2的另一端之间。
[0012]更进一步地，电流检测模块包括电阻R1和电流反馈接口；电阻R1串接于双向LC滤波模块的输出端与TEC的输入端之间，通过采集电阻R1的电压获取流过TEC的电流大小信息；电流反馈接口的输入端连接至电阻R1的两端，电流反馈接口的输出端作为电流检测模块的反馈端，电流反馈接口将采集的流过TEC的电流大小信息进行反馈。
[0013]更进一步地，电流反馈接口采用型号为CD4067芯片，且可扩展出16个接口。电压检测模块采用型号为CD4067芯片，且可扩展出16个接口，检测流经TEC两端的电压。
[0014]通过本技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，具备如下技术优点：
[0015](1)本技术采用集成的刷式电机驱动芯片作为TEC驱动主体，同时配合PWM驱动电路和可调电源模块使用，电路结构简单，控制可靠。各模块可扩展出多个接口，将多个驱动控制电路高度集成在一块电路板上，外部控制器分时切换不同测试通道，实现批量控制，测试效率高。
[0016](2)本技术由于采用模块化设计，当单一测试通道出现故障时，不影响其他测试通道的正常使用。
附图说明
[0017]图1是TEC半导体制冷器的原理框图；
[0018]图2是现有技术用于TEC半导体制冷器的H桥驱动电路图；
[0019]图3本技术提供的用于半导体激光温度控制系统结构示意图；
[0020]图4是本技术提供的用于半导体激光器的温度控制电路的原理框图；
[0021]图5是本技术提供的用于半导体激光器的温度控制电路的电路图。
具体实施方式
[0022]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0023]本技术用于在半导体激光器出厂前批量可靠性测试中驱动激光器内部TEC温控模块，实现激光器在特定温度范围内工作，测试激光器在目标温度下的性能指标。
[0024]如图3所示，半导体激光器温控控制系统主要包括温度控制电路1、温度传感器3和外部控制器4；温度控制电路1的输入端连接至外部控制器4的输出端，温度控制电路1的输出端连接至TEC2的输入端，温度控制电路1的电流反馈端和电压反馈端分别与外部控制器4连接；温度控制电路1采用集成的刷式电机驱动芯片作为TEC驱动主体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体激光器的温度控制电路，其特征在于，包括：电流方向控制模块(11)、电流大小控制模块(12)、驱动控制器(13)、双向LC滤波模块(14)、电流检测模块(15)和电压检测模块(16)；所述电流方向控制模块(11)的输入端和所述电流大小控制模块(12)的输入端均作为温度控制电路的输入端；所述驱动控制器(13)的第一输入端连接至所述电流方向控制模块(11)的输出端，所述驱动控制器(13)的第二输入端连接至所述电流大小控制模块(12)的输出端；所述双向LC滤波模块(14)的输入端连接至所述驱动控制器(13)的输出端；所述电流检测模块(15)的输入端连接至所述双向LC滤波模块(14)的输出端，电流检测模块(15)的反馈端作为温度控制电路的电流反馈端，所述电流检测模块(15)的电流输出端连接TEC(2)；所述电压检测模块(16)的输入端连接至所述电流检测模块(15)与TEC(2)的连接端，所述电压检测模块(16)的输出端作为温度控制电路(1)的电压反馈端。2.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，工作时，所述电流方向控制模块(11)根据外部控制指令输出电流方向信息；所述电流大小控制模块(12)根据外部控制指令输出电流大小信息；所述驱动控制器(13)根据所述电流方向信息和所述电流大小信息调节输出端的电流方向和电压占空比大小；所述双向LC滤波模块(14)将所述驱动控制器(13)输出的脉冲电流调整为平滑稳定的电流输出；所述电流检测模块(15)用于检测实际流入所述TEC(2)的电流值并将流经所述TEC(2)的实际电流值实时进行反馈；所述电压检测模块(16)将所述TEC(2)两端的电压值实时进行反馈。3.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于，所述电流方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，
申请(专利权)人：武汉固捷联讯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：