【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器，尤其涉及一种半导体激光器恒功率驱动电路。
技术介绍
1、半导体激光器(又称激光二极管)使用半导体材料作为工作物质，能够发出特定波长及功率的激光，具有体积小、寿命长的优点。近年来，随着半导体工艺日益成熟，半导体激光器已经成为主流的激光光源之一，被广泛应用于消费电子、医疗美容、汽车航空等领域。
2、然而，半导体激光器的电学及光学特性受半导体本身性质的限制，温度特性较差。散热条件不佳时，半导体激光器易发生光衰，即其ui特性、pi特性发生偏移。此时，使用传统电流源驱动，激光亮度将显著下降。因此，为满足亮度恒定的光源要求，需要搭建自动功率控制电路(apc)，实时补偿光衰，以驱动半导体激光器稳定工作。
3、目前，功率控制的光源驱动电路大致可以分为两类：①电功率控制；②光功率控制。两类驱动在结构上相似，即采集实时功率、放大处理、反相补偿和驱动，其区别在于：
4、1)电功率控制驱动电路一般采集光源工作时的电流及压降，反相补偿驱动电路的电流及电压。如公开号为cn116056284a中提出的驱动方案，采集红外光源的实时电压及电流，计算实时功率，经比较后输出目标电压以实现驱动电压的调节。此种控制方式主要补偿了半导体激光器工作时ui特性随温度的变化，结构简单、成本低廉，但是无法对pi特性的变化做出补偿。
5、2)光功率控制驱动电路一般使用光电器件采集光源工作时的光功率，转换为电流或电压值后，反相补偿驱动电路。此种控制方式能够同时补偿半导体激光器ui及pi特性的变化，因此成为ap
6、i)采样精度不足：监视光电二极管(pd)的输出电流一般极小，对采样精度要求较高。采样电阻在微小电流的i/v转换中作用有限。
7、ii)基准电压调试困难：由于反馈电压信号包含二极管工作于目标功率时的监视电流及其实时波动值，为使差分放大的输出值能够直接作为压控电流源的输入量的选取需要：①剔除内的基准监视电流；②补偿激光二极管正常工作时压控电流源的基准电压。该变量调试点取值小、密度大、精度高，使用一般程控电压源比较困难。
8、iii)压控电流驱动待优化：由pnp型三极管构成的电流驱动电路利用了三极管的流控特性。此种方案中，三极管集电极连接负载。由于集电极与基极压差恒定，集电极电压变化将导致输入端电阻压降变化，从而改变输入电流。再利用三极管的电流放大特性，补偿负载电流。此方案使用负载电压作为反馈值并补偿负载电流，忽略了激光二极管在工作中ui曲线的偏移(电阻的变化)。
9、因此，提出一种半导体激光器恒功率驱动电路。
技术实现思路
1、本说明书提供一种半导体激光器恒功率驱动电路，实现了对光电二极管pd电流的采样放大、直流补偿及校准，并反相补偿电流驱动电路。
2、本说明书提供一种半导体激光器恒功率驱动电路，包括：二极管模块、采样模块、驱动模块、电压补偿模块；
3、所述二极管模块与所述采样模块连接，所述采样模块与所述电压补偿模块连接，所述电压补偿模块与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述二极管模块连接。
4、可选的，所述二极管模块包括集成的激光二极管ld与光电二极管pd的半导体激光器。
5、可选的，所述采样模块包括运算放大器u1、滑动变阻器r5、保护电阻r3，所述运算放大器u1的反相输入端与所述二极管模块连接，所述运算放大器u1的同相输入端通过所述保护电阻r3接地，所述滑动变阻器r5连接于所述运算放大器u1的反相输入端与输出端之间。
6、可选的，所述采样模块的增益的确定方式包括：
7、ui/v＝ipd×r5+upd
8、其中，ui/v为采样模块的输出电压信号，ipd为光电二极管pd采集的光电流，r5为滑动变阻器r5的阻值，upd为光电二极管pd两端的电压。
9、可选的，所述电压补偿模块包括加法单元和差分单元；
10、所述加法单元包括运算放大器u3、电阻r10、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18；
11、所述运算放大器u3的同相输入端并联有所述电阻r14、所述电阻r17、所述电阻r18，所述电阻r14接地，所述电阻r17连接至补偿电压vcom，所述电阻r18连接至基准电压vset；所述运算放大器u3的反相输入端通过所述电阻r16接地，所述电阻r10连接于所述运算放大器u3的反相输入端与输出端之间。
12、可选的，所述差分单元包括运算放大器u2、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r15；
13、所述运算放大器u2的同相输入端并联有所述电阻r11、所述电阻r13，所述电阻r11还与所述运算放大器u3的输出端连接，所述电阻r13接地；所述运算放大器u2的反相输入端通过所述电阻r12与所述采样模块连接，所述电阻r15连接于所述运算放大器u2的反相输入端与输出端之间。
14、可选的，所述驱动模块包括运算放大器u5、取样电阻r1；
15、所述运算放大器u5的同相输入端与所述电压补偿模块连接，所述运算放大器u5的反相输入端通过所述取样电阻r1与所述二极管模块连接。
16、可选的，所述运算放大器u5将电压补偿模块形成的电压传递到取样电阻r1，包括：
17、uref＝udiff＝vcom+vset-ui/v＝ild×r1
18、ild＝uree/r1
19、其中，urrf为运算放大器u5的同相输入端电压，udiff为采样模块(200)的输出电压经补偿、校准后的信号，vcom为补偿电压，vset为基准电压，ui/v为采样模块(200)的输出电压信号，ild为激光二极管ld采集的电流，r1为取样电阻r1的阻值。
20、在本专利技术中，至少具备以下优点：
21、1、使用运算放大器完成pd微电流的采样和i/v转换，能满足pd电流转换和放大的需求，成本低，精度高；
22、2、使用滑动变阻器调整放大倍数，也为调试提供了便利，并可以适用不同型号的半导体激光器；
23、3、提供激光管直流驱动与直流补偿两个直观可调的电压接口，激光管直流驱动用于设定使ld工作的基准电压；直流补偿用于补偿激光管在直流驱动情况下温度造成的亮度下降；
24、4、直接将采样光电二管输出的电压反向反馈至驱动电路，避免了传统恒功率电路采用滤波电路进行交流补偿时出现的相移，与频谱衰减问题。
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1.一种半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，包括：二极管模块(100)、采样模块(200)、驱动模块(300)、电压补偿模块(400)；
2.如权利要求1所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述二极管模块(100)包括集成的激光二极管LD与光电二极管PD的半导体激光器。
3.如权利要求2所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述采样模块(200)包括运算放大器U1、滑动变阻器R5、保护电阻R3，所述运算放大器U1的反相输入端与所述二极管模块(100)连接，所述运算放大器U1的同相输入端通过所述保护电阻R3接地，所述滑动变阻器R5连接于所述运算放大器U1的反相输入端与输出端之间。
4.如权利要求3所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述采样模块(200)的增益的确定方式包括：
5.如权利要求4所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述电压补偿模块(400)包括加法单元(410)和差分单元(420)；
6.如权利要求5所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述差分单元(420)
7.如权利要求6所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述驱动模块(300)包括运算放大器U5、取样电阻R1；
8.如权利要求7所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述运算放大器U5将电压补偿模块(400)形成的电压传递到取样电阻R1，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，包括：二极管模块(100)、采样模块(200)、驱动模块(300)、电压补偿模块(400)；
2.如权利要求1所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述二极管模块(100)包括集成的激光二极管ld与光电二极管pd的半导体激光器。
3.如权利要求2所述的半导体激光器恒功率驱动电路，其特征在于，所述采样模块(200)包括运算放大器u1、滑动变阻器r5、保护电阻r3，所述运算放大器u1的反相输入端与所述二极管模块(100)连接，所述运算放大器u1的同相输入端通过所述保护电阻r3接地，所述滑动变阻器r5连接于所述运算放大器u1的反相输入端与输出端之间。
4.如权利要求3所述的半导体激...
【专利技术属性】
技术研发人员：申晖，孟怡慧，李有森，
申请(专利权)人：瀚湄信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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