一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路
阅读说明：本技术 一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路 (Feedback drive circuit of high-power semiconductor laser driving source ) 是由 张志� 黄见洪 林文雄 张江钿 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路,属于激光器电源技术领域,能够实现对大功率半导体激光器的驱动。所述反馈驱动电路包括控制信号电路、调压驱动电路及反馈调节电路；所述控制信号电路用于接收输入信号并产生驱动信号,所述驱动信号用于驱动所述调压驱动电路输出电流及电压；所述控制信号电路还用于采集所述电压,并根据所述电压调整所述驱动信号；所述调压驱动电路还用于形成电流反馈信号；所述反馈调节电路用于采集所述电流反馈信号,并将所述电流反馈信号放大并传输给控制信号电路；所述控制信号电路还用于接收所述电流反馈信号并调整所述驱动信号。(The invention discloses a feedback drive circuit of a high-power semiconductor laser drive source, belongs to the technical field of laser power supplies, and can drive a high-power semiconductor laser. The feedback driving circuit comprises a control signal circuit, a voltage regulating driving circuit and a feedback regulating circuit; the control signal circuit is used for receiving an input signal and generating a driving signal, and the driving signal is used for driving the voltage regulating driving circuit to output current and voltage; the control signal circuit is also used for collecting the voltage and adjusting the driving signal according to the voltage; the voltage regulating driving circuit is also used for forming a current feedback signal; the feedback adjusting circuit is used for acquiring the current feedback signal, amplifying the current feedback signal and transmitting the amplified current feedback signal to the control signal circuit; the control signal circuit is further configured to receive the current feedback signal and adjust the driving signal.)
技术领域
本发明涉及一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路，属于激光器电源技术领域。
背景技术
与其他激光器相比，半导体激光器具有体积小、成本低及稳定性好等优点。激光驱动源作为产生激光能量的电泵浦源，是激光器设备中最重要的技术装备之一，是决定激光器整体性能的重要因素。
激光驱动源对电源的稳定性要求很高，普通的驱动电源无法用于激光器的驱动，因此需要设计专用于激光器驱动的电路来实现激光器的驱动。随着半导体激光器的不断发展，对大功率激光器的需求越来越强烈，这些激光器都需要大的工作电流，因而设计满足大功率半导体激光器的驱动源具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路，能够实现对大功率半导体激光器的驱动。
本发明提供了一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路，包括控制信号电路、调压驱动电路及反馈调节电路；
所述控制信号电路用于接收输入信号并产生驱动信号，所述驱动信号用于驱动所述调压驱动电路输出电流及电压；
所述控制信号电路还用于采集所述电压，并根据所述电压调整所述驱动信号；
所述调压驱动电路还用于形成电流反馈信号；
所述反馈调节电路用于采集所述电流反馈信号，并将所述电流反馈信号放大并传输给控制信号电路；
所述控制信号电路还用于接收所述电流反馈信号并调整所述驱动信号。
可选的，所述控制信号电路包括TL494芯片，所述TL494芯片包括1脚-16脚；
所述控制信号电路还包括第五电阻器、第六电阻器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、第十一电阻器、第十二电阻器、第十三电阻器、第二电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器及第一可调电阻器；
所述第九电阻器一端与所述TL494芯片的1脚连接，另一端与所述第一可调电阻器固定端一端连接，所述第一可调电阻器的调节端及固定端另一端接地，所述第十电阻器一端与所述TL494芯片的1脚连接，另一端与所述第五电容器一端及所述第十二电阻器一端连接，所述第五电容器另一端及所述第十二电阻器另一端用于与激光器驱动源输出端连接；
所述第五电阻器一端与所述TL494芯片的2脚连接，另一端用于接入5V直流电源，所述第六电阻器一端与所述TL494芯片的2脚连接，另一端接地；
所述第二电容器一端与所述TL494芯片的2脚连接，另一端与所述第八电阻器一端连接，所述第八电阻器另一端与所述TL494芯片的3脚连接；
所述第十三电阻器一端与所述TL494芯片的3脚连接，另一端与所述第六电容器一端连接，所述第六电容器另一端与所述TL494芯片的15脚连接；
所述TL494芯片的5脚通过所述第四电容器接地；所述TL494芯片的6脚通过所述第十一电阻器接地；所述TL494芯片的7脚、9脚及10脚接地；所述TL494芯片的13脚及14脚用于与5V直流电源连接；
所述第七电容器一端与所述TL494芯片的15脚连接，另一端与所述TL494芯片的16脚连接。
可选的，所述控制信号电路还包括第二可调电阻器、第三可调电阻器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器、第十八电阻器、第八电容器；
所述第二可调电阻器的固定端一端与所述TL494芯片的15脚及所述第十五电阻器的一端连接，所述第二可调电阻器的固定端另一端及调节端与所述第十五电阻器另一端连接，且所述第二可调电阻器的固定端及调节端与所述第十五电阻器的连接处用于接入所述电流反馈信号；
所述第十四电阻器一端与所述TL494芯片的15脚、所述第十五电阻器及所述第二可调电阻器的固定端的连接点连接，所述第十四电阻器另一端用于接入5V直流电源；
所述第十六电阻器一端与所述TL494芯片的15脚、所述第十五电阻器及所述十四电阻器的连接点连接，另一端通过所述第八电容器接地；所述第十七电阻器一端与所述TL494芯片的15脚及所述第十六电阻器的连接点连接，另一端与所述第十八电阻器一端及所述第三可调电阻器的调节端连接，所述第十八电阻器另一端接地，所述第三可调电阻器的固定端一端用于与5V直流电源连接，固定端另一端接地。
可选的，所述控制信号电路还包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第七电阻器、第一电容器、第三电容器、二极管及三极管；
所述第一电阻器一端与所述TL494芯片的4脚连接，另一端接地；所述第二电阻器一端与所述TL494芯片的4脚连接，另一端用于接入5V直流电源；所述第一电容器C1与所述第二电阻器R2并联；所述三极管的集电极与所述二极管的正极连接，集电极通过第七电阻器连接5V直流电源，集电极通过第三电容器接地，基极通过所述第三电阻器与激光器驱动源输出端连接，基极通过所述第四电阻器接地，发射极接地；所述二极管的负极与所述TL494芯片的4脚连接。
可选的，所述调压驱动电路包括变压器、第三十电阻器、第三十一电阻器、第三十二电阻器、第三十三电阻器、第三十四电阻器、第二晶体管、第三晶体管、第十二电容器、第十三电容器、第二二极管、第三二极管及电流传感器；
所述变压器包括1-3脚及6-10脚，所述第二晶体管的源极与第十二电容器正极、第十三电容器正极、第二二极管正极及第三晶体管的源极连接，所述第二晶体管的漏极与所述变压器的1脚连接，所述第二晶体管的栅极用于与所述芯片的11脚连接，所述第二晶体管的栅极通过所述第三十电阻器接入电源，通过所述第三十一电阻器接地，所述第二二极管通过所述第三二极管接地，所述第十二电容器与第十三电容器并联接地；
所述第三晶体管的漏极与所述变压器的3脚连接，所述第三晶体管的栅极用于与所述芯片的8脚连接，所述第三晶体管的栅极通过所述第三十三电阻器接入电源，通过所述第三十四电阻器接地；
所述变压器的2脚通过所述第三十二电阻器接入电源，所述变压器的6-10脚用于输出转换后的电压，所述变压器的10脚外接所述电流传感器；
所述电流反馈信号于所述变压器的10脚与所述电流传感器的连接处采集。
可选的，所述第二晶体管与所述第三晶体管均为IRF640场效应管。
可选的，所述反馈调节电路为两级放大电路，所述两级放大电路的输入端用于接入所述电流反馈信号，输出端与所述TL494芯片的16脚连接。
可选的，所述反馈调节电路包括第一运放器、第二运放器、第十九电阻器、第二十电阻器、第二十一电阻器、第二十二电阻器、第二十三电阻器、第二十四电阻器、第二十六电阻器、第二十七电阻器、第二十八电阻器、第九电容器、第十电容器及第五可调电阻器；
所述第一运放器包括1、2、3、4及8脚，所述第二运放器包括5、6、7、9及10脚；
所述第一运放器的2脚与所述第十九电阻器、第二十一电阻器、第二十三电阻器的一端连接，所述第十九电阻器的另一端用于接入所述电流反馈信号，所述第二十一电阻器的另一端与所述第一运放器的1脚连接，所述第二十三电阻器的另一端通过所述第九电容器与所述第一运放器的1脚连接，所述第二十电阻器及第二十二电阻器的一端与所述第一运放器的3脚连接，所述第二十电阻器及所述第二十二电阻器的另一端接地，所述第一运放器的4脚接地，所述第一运放器的8脚接电源，所述第一运放器的1脚与所述第二十四电阻器一端及所述第五可调电阻器的一固定端连接，所述第二十四电阻器另一端与所述第五可调电阻器固定端的另一端连接并接地，所述第五可调电阻器的调节端与所述第二运放器的5脚连接；
所述第二运放器的6脚通过第二十六电阻器接地，所述第二十七电阻器与所述第十电容器并联且连接在第二运放器的6脚与7脚之间，所述第二运放器的7脚连接所述第二十八电阻器一端，所述第二十八电阻器另一端用于与所述TL494芯片的16脚连接，所述第二运放器的9脚接地，所述第二运放器的10脚接入电源。
可选的，所述第一运放器及所述第二运放器为LM4562芯片。
可选的，所述反馈调节电路还包括第二十九电阻器及第十一电容器，所述第二十九电阻器一端与所述第十一电容器串联接地，另一端与所述两级放大电路的输出端连接。
本发明能产生的有益效果包括：
本发明提供的反馈驱动电路的电流连续可调，带有过压过流保护，效率高，广泛应用于半导体激光器的驱动源，特别适宜于需要大电流驱动的大功率半导体驱动源；
本发明提供的反馈驱动电路工作频率在30kHz-200kHz可调，占空比在10％-85％可调，电流在0A-18A可调，可调性和扩展性强，可应用于不同场合；
本发明提供的反馈驱动电路的反馈调节电路，通过第一运放器及第二运放器对电流反馈信号进行二级放大；通过第二十九电阻器与第十一电容器串联接地，实现对放大后信号的滤波；优化反馈调节电路，提高输出电流的精度和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的反馈驱动电路的结构框图；
图2为本发明实施例提供的反馈驱动电路的控制信号电路电路图；
图3为本发明实施例提供的反馈驱动电路的调压驱动电路电路图；
图4为本发明实施例提供的反馈驱动电路的反馈调节电路电路图。
部件和附图标记列表：
1、控制信号电路；2、调压驱动电路；3、反馈调节电路。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
如图1所示，本发明实施例提供了一种大功率半导体激光器驱动源的反馈驱动电路，包括控制信号电路1、调压驱动电路2及反馈调节电路3；
控制信号电路1用于接收输入信号并产生驱动信号，驱动信号用于驱动调压驱动电路2输出电流及电压；
控制信号电路1还用于采集电压，并根据电压调整驱动信号；
调压驱动电路2还用于形成电流反馈信号ICHECK；
反馈调节电路3用于采集电流反馈信号ICHECK，并将电流反馈信号ICHECK放大并传输给控制信号电路1；
控制信号电路1还用于接收电流反馈信号ICHECK并调整驱动信号。
通过本发明的反馈驱动电路实现了闭环的电压电流控制，最终将输入信号转换为可供激光器使用的输出。
如图2所示，控制信号电路1包括TL494芯片，TL494芯片包括1脚-16脚；
控制信号电路1还包括第五电阻器R5、第六电阻器R6、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十三电阻器R13、第二电容器C2、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7及第一可调电阻器VR1；
第九电阻器R9一端与TL494芯片的1脚连接，另一端与第一可调电阻器VR1固定端一端连接，第一可调电阻器VR1的调节端及固定端另一端接地，第十电阻器R10一端与TL494芯片的1脚连接，另一端与第五电容器C5一端及第十二电阻器R12一端连接，第五电容器C5另一端及第十二电阻器R12另一端用于与激光器驱动源输出端VO+连接；
第五电阻器R5一端与TL494芯片的2脚连接，另一端用于接入5V直流电源，第六电阻器R6一端与TL494芯片的2脚连接，另一端接地；
第二电容器C2一端与TL494芯片的2脚连接，另一端与第八电阻器R8一端连接，第八电阻器R8另一端与TL494芯片的3脚连接；
第十三电阻器R13一端与TL494芯片的3脚连接，另一端与第六电容器C6一端连接，第六电容器C6另一端与TL494芯片的15脚连接；
TL494芯片的5脚通过第四电容器C4接地；TL494芯片的6脚通过第十一电阻器R11接地；TL494芯片的7脚、9脚及10脚接地；TL494芯片的13脚及14脚用于与5V直流电源连接；
第七电容器C7一端与TL494芯片的15脚连接，另一端与TL494芯片的16脚连接。
如图2所示，控制信号电路1还包括第二可调电阻器VR2、第三可调电阻器VR3、第十四电阻器R14、第十五电阻器R15、第十六电阻器R16、第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第八电容器C8；
第二可调电阻器VR2的固定端一端与TL494芯片的15脚及第十五电阻器R15的一端连接，第二可调电阻器VR2的固定端另一端及调节端与第十五电阻器R15另一端连接，且第二可调电阻器VR2的固定端及调节端与第十五电阻器R15的连接处用于接入电流反馈信号ICHECK；
第十四电阻器R14一端与TL494芯片的15脚、第十五电阻器R15及第二可调电阻器VR2的固定端的连接点连接，第十四电阻器R14另一端用于接入5V直流电源；
第十六电阻器R16一端与TL494芯片的15脚、第十五电阻器R15及十四电阻器的连接点连接，另一端通过第八电容器C8接地；第十七电阻器R17一端与TL494芯片的15脚及第十六电阻器R16的连接点连接，另一端与第十八电阻器R18一端及第三可调电阻器VR3的调节端连接，第十八电阻器R18另一端接地，第三可调电阻器VR3的固定端一端用于与5V直流电源连接，固定端另一端接地。
第一可调电阻器VR1、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十二电阻器R12、第十三电阻器R13、第二电容器C2、第五电容器C5及第六电容器C6构成的电路为电压反馈电路。
第二可调电阻器VR2、第三可调电阻器VR3、第十四电阻器R14、第十五电阻器R15、第十六电阻器R16、第十七电阻器R17、第十八电阻器R18及第八电容器C8构成的电路为过流保护电路。
激光器驱动源输出端VO+的电压经第一可调电阻器VR1、第九电阻器R9、第十电阻器R10及第十二电阻器R12分压后，由第九电阻器R9与第十电阻器R10的连接处输出到控制信号电路1的TL494芯片的1脚；5V直流电源经第五电阻器R5及第六电阻器R6分压后，作为基准信号输出到控制信号电路1的TL494芯片的2脚；电流反馈信号ICHECK经过反馈调节电路3放大后输入到控制信号电路1的TL494芯片的16脚；电流反馈信号ICHECK经过并联的第二可调电阻器VR2与第十五电阻器R15后，作为限制信号输入到控制信号电路1的TL494芯片的15脚；控制信号电路1利用得到的输出电压信号及输出电流信号，改变TL494芯片的8脚及11脚的输出脉冲宽度，实现对输出的反馈控制；通过调节第一可调电阻器VR1可以实现对输出电压的调节，通过调节第二可调电阻器VR2可以实现对输出电流的调节；TL494芯片的5脚及6脚设置振荡频率。
如图2所示，控制信号电路1还包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第七电阻器R7、第一电容器C1、第三电容器C3、二极管D1及三极管Q1；
第一电阻器R1一端与TL494芯片的4脚连接，另一端接地；第二电阻器R2一端与TL494芯片的4脚连接，另一端用于接入5V直流电源；第一电容器C1C1与第二电阻器R2R2并联；三极管Q1的集电极与二极管D1的正极连接，集电极通过第七电阻器R7连接5V直流电源，集电极通过第三电容器C3接地，基极通过第三电阻器R3与激光器驱动源输出端VO+连接，基极通过第四电阻器R4接地，发射极接地；二极管D1的负极与TL494芯片的4脚连接。
第二电容器C2、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7及第八电容器C8均为无极性电容器
TL494芯片的4脚设置死区时间。
如图2、图3所示，调压驱动电路2包括变压器TRAN1、第三十电阻器R30、第三十一电阻器R31、第三十二电阻器R32、第三十三电阻器R33、第三十四电阻器R34、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第十二电容器C12、第十三电容器C13、第二二极管D2D1、第三二极管D3D1及电流传感器SEN；
变压器TRAN1包括1-3脚及6-10脚，第二晶体管Q2的源极与第十二电容器C12正极、第十三电容器C13正极、第二二极管D2D1正极及第三晶体管Q3的源极连接，第二晶体管Q2的漏极与变压器TRAN1的1脚连接，第二晶体管Q2的栅极用于与芯片的11脚连接，第二晶体管Q2的栅极通过第三十电阻器R30接入电源VIN，通过第三十一电阻器R31接地，第二二极管D2D1通过第三二极管D3D1接地，第十二电容器C12与第十三电容器C13并联接地；
第三晶体管Q3的漏极与变压器TRAN1的3脚连接，第三晶体管Q3的栅极用于与芯片的8脚连接，第三晶体管Q3的栅极通过第三十三电阻器R33接入电源VIN，通过第三十四电阻器R34接地；
变压器TRAN1的2脚通过第三十二电阻器R32接入电源VIN，变压器TRAN1的6-10脚用于输出转换后的电压，即变压器TRAN1的6-10脚外接负载，变压器TRAN1的10脚外接电流传感器SEN；
电流反馈信号ICHECK于变压器TRAN1的10脚与电流传感器SEN的连接处采集。
控制信号电路1的TL494芯片的8脚及11脚的信号输入到第二晶体管Q2及第三晶体管Q3，实现第二晶体管Q2与第三晶体管Q3的轮流导通，从而控制变压器TRAN1实现电压转换。第二晶体管Q2与第三晶体管Q3均为IRF640场效应管。
本发明的反馈驱动电路在电路输出时，读取电流反馈信号ICHECK，根据电流反馈信号ICHECK控制电路的输出，当负载变化时，电流反馈信号ICHECK可能会达到一个限制值，此时切换电压反馈电路来控制电路输出。
如图2-图4所示，反馈调节电路3为两级放大电路，两级放大电路的输入端用于接入电流反馈信号ICHECK，输出端与TL494芯片的16脚连接。
反馈调节电路3包括第一运放器U1A、第二运放器U1B、第十九电阻器R19、第二十电阻器R20、第二十一电阻器R21、第二十二电阻器R22、第二十三电阻器R23、第二十四电阻器R24、第二十六电阻器R26、第二十七电阻器R27、第二十八电阻器R28、第九电容器C9、第十电容器C10及第五可调电阻器VR5；
第一运放器U1A包括1、2、3、4及8脚，第二运放器U1B包括5、6、7、9及10脚；
第一运放器U1A的2脚与第十九电阻器R19、第二十一电阻器R21、第二十三电阻器R23的一端连接，第十九电阻器R19的另一端用于接入电流反馈信号ICHECK，第二十一电阻器R21的另一端与第一运放器U1A的1脚连接，第二十三电阻器R23的另一端通过第九电容器C9与第一运放器U1A的1脚连接，第二十电阻器R20及第二十二电阻器R22的一端与第一运放器U1A的3脚连接，第二十电阻器R20及第二十二电阻器R22的另一端接地，第一运放器U1A的4脚接地，第一运放器U1A的8脚接电源VCC，第一运放器U1A的1脚与第二十四电阻器R24一端及第五可调电阻器VR5的一固定端连接，第二十四电阻器R24另一端与第五可调电阻器VR5固定端的另一端连接并接地，第五可调电阻器VR5的调节端与第二运放器U1B的5脚连接；
第二运放器U1B的6脚通过第二十六电阻器R26接地，第二十七电阻器R27与第十电容器C10并联且连接在第二运放器U1B的6脚与7脚之间，第二运放器U1B的7脚连接第二十八电阻器R28一端，第二十八电阻器R28另一端用于与TL494芯片的16脚连接，第二运放器U1B的9脚接地，第二运放器U1B的10脚接入电源VCC。
第九电容器C9、第十电容器C10及第十一电容器C11均为无极性电容。
第一运放器U1A及第二运放器U1B为LM4562芯片。
反馈调节电路3还包括第二十九电阻器R29及第十一电容器C11，第二十九电阻器R29一端与第十一电容器C11串联接地，另一端与两级放大电路的输出端连接。
通过第一运放器U1A将微弱的电流反馈信号ICHECK一次放大，通过第二运放器U1B将一次放大后的电流反馈信号ICHECK二次放大，通过第二十九电阻器R29与第十一电容器C11串联接地，实现对放大后信号的滤波，最终将二次放大后的电流反馈信号ICHECK输入给LM4562芯片，实现闭环的反馈控制，提高输出电流的精度和稳定性。
本发明提供的反馈驱动电路的电流连续可调，带有过压过流保护，效率高，广泛应用于半导体激光器的驱动源，特别适宜于需要大电流驱动的大功率半导体驱动源。
本发明提供的反馈驱动电路工作频率在30kHz-200kHz可调，占空比在10％-85％可调，电流在0A-18A可调，可调性和扩展性强，可应用于不同场合。
以上，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。