本發明專利技術涉及一種大功率半導體激光器恒流互補電流驅動控制電路,可以用于大功率半導體激光器的驅動控制,屬于電子及光電子行業領域。本發明專利技術包括激光電流控制電路、激光電流反饋電路、激光電流采樣、激光電流MOSFET、半導體激光器、外部調制信號電路、補償電流控制電路、補償電流反饋電路、補償電流采樣、補償電流MOSFET、補償回路負載等功能電路。本發明專利技術的優點在于:大幅增強了大功率、大電流半導體激光驅動器的輸出電流的穩定性，實現在有外部高頻調制信號下，半導體激光驅動器的總輸出電流處于恒流狀態,降低了電源總電流的波動,從而提升整個激光器驅動器的穩定性及可靠性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種大功率半導體激光器恒流互補控制電路，特別是一種具有外部高頻調制信號控制的大功率半導體激光器恒流互補控制電路，涉及到電子及光電子等領域。
技術介紹
半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的核心技術。由于半導體激光器的體積小、結構簡單、轉換效率高、壽命長、易于調制以及價格較低廉等優點，使得它目前在光電子領域中應用非常廣泛，包括工業、軍事、醫療、通信等眾多領域。目前大功率半導體激光器以及大功率半導體激光器泵浦固體激光器在材料加工、激光打標、激光打印、激光掃描、激光測距、激光存儲、激光顯示，照明、激光醫療等民用領域，以及激光打靶、激光制導、激光夜視、激光武器等多方面均得到廣泛應用。大功率半導體激光器是一種高功率密度光電轉換效率的半導體器件，但器件本身對于電壓電流浪涌沖擊的能力很差，微小的電壓及電流變化都會導致激光器功功率輸出的極大變化，這種變化直接危機器件的穩定性及其使用壽命，因此在實際應用中對半導體激光器的驅動電源的電壓電流紋波有極高的要求。穩定性、可靠性、安全性是大功率半導體激光器驅動控制技術的關鍵。穩定性決定了激光器輸出功率的穩定和光譜的純度；可靠性決定了激光器長期有效運行；安全性決定激光器在各種意外情況下不被破壞。而現有的大功率半導體激光器驅動器雖然都能實現電流在幾十安培的恒流控制，但是很難完全滿足更大電流的恒流控制，特別是存在高頻調制的情況下
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具有外部高頻調制的大功率半導體激光器恒流互補控制電路，采用兩路電流閉環控制電路方式輸出穩定電流，確保激光器長期的安全、穩定、可靠的運行；具有驅動半導體激光器陣列的能力，驅動電流可高達上百安培以上，并且具有很高的可靠性與安全性；可以精確的設定半導體激光器的工作電流及過流保護閾值，對半導體激光器提供進一步的保護；采用MOSFET多管并聯的鋁基板布線方式，提高了功率體的散熱面積與散熱效率，提升了半導體激光器驅動器的穩定性；采用MOSFET多管并聯的均流技術，增強多管并聯的電流均衡性。本專利技術實現以上目的所采取的技術方案是: 一種大功率半導體激光器恒流互補控制電路包括:激光電流控制電路(11)、激光電流反饋電路(13 )、半導體激光器(14)、激光電流控制MOSFET (15)、激光電流采樣電阻(16 )、補償電流采樣電阻(17)、補償電流控制MOSFET (18)、補償回路負載(19)、補償電流控制電路(21)、及補償電流反饋電路(23);所述半導體激光器(14)分別與電源和激光電流控制MOSFET (15)的漏極連接，激光電流控制MOSFET (15)的源極串接激光電流采樣電阻(16)連接到地端。所述補償回路負載(19)分別接在電源和補償電流控制MOSFET (18)的漏極之間，補償電流控制MOSFET (18)的源極經補償電流采樣電阻(17)連接到地端；補償電流采樣電阻(17)兩端的差分信號通過補償電流反饋電路(23)放大并反饋到補償電流控制電路(21)，與外部調制信號(20)通過差分放大進行比較，產生的誤差信號送到補償電流控制MOSFET (28)的柵極對補償電流進行調節，實現補償電流的控制。所述補償電流采樣電阻(17)的差分信號被送到激光電流反饋電路(13)，與激光電流采樣電阻(6)所采集的激光電流信號相加，再反饋到激光電流控制電路(11)，與激光電流預置信號(10)通過差分放大進行比較，產生的誤差信號用來控制激光電流控制MOSFET (15)的柵極以調節激光電流，實現外部高頻調制信號控制模式下的恒流驅動。所述的激光電流控制MOSFET (15)與補償電流控制MOSFET (18)采用大功率金屬膜氧化物場效應晶體管； 所述的激光電流控制MOSFET (15)與補償電流控制MOSFET (18)采用多管并聯模式； 所述的補償回路負載可以是功率電阻，阻值為0-10 Ω，或是電子制冷片； 所述電流采樣電阻R15與R35為Ιι Ω 50mΩ ； M0SFET柵極延時補償電阻R11、R16、R32、R36等電阻為10 Ω 20 Ω ;R6與Cl、C7與R25構成MOSFET柵極控制信號濾波電路，R6、R25的阻值為4.7ΚΩ 12ΚΩ ;C1、C7的容值為 IOnF 330nF ； 補償電流采樣電阻(17)的采樣信號同時反饋到補償電流反饋電路(23)激光電流反饋電路(13)中； 激光電流反饋電路(13)與補償電流反饋電路(23)中的反饋電路為差分放大電路； 激光電流回路與補償電流回路形成電流互補并聯模式。激光電流MOSFET (15)與補償電流MOSFET (18)中的MOSFET為鋁基板布線方式。本專利技術的優點在于: 采用兩路電流閉環互補控制電路方式，實現當激光器的輸出光功率與外部高頻控制信號同步時，電源負載保持恒流模式； 采用MOSFET多管并聯的鋁基板布線方式，極大的增強了驅動器的輸出電流及MOSFET的散熱效率，具有很高的可靠性與安全性； 采用MOSFET多管并聯的均流技術，每組的MOSFET都要經過MOSFET分選儀進行分選，參數相近的放到同一陣列進行驅動，并且每一個MOSFET的柵極前串聯一 10Ω 20Ω的控制信號延時補償電阻，可以有效的控制MOSFET陣列的同時開關，進一步增強多管并聯的電流均衡性； 電流反饋控制電路采用差分放大電路，增強了電流采樣的共模信號抑制比，極大的提高了電流采樣的精度，進一步提高了驅動器輸出電流的穩定性； 具有大功率半導體激光器陣列的驅動能力，驅動電流可達上百安培以上，并且具有很高的可靠性與安全性； 可以精確的設定半導體激光器的工作電流以及過流保護電流，對半導體激光器進一步的保護。附圖說明 圖1為本專利技術大功率半導體激光器恒流互補控制電路的原理框 圖2為本專利技術激光電 流反饋電路原理圖。圖3為本專利技術補償電流反饋電路原理4為本專利技術激光電流反饋基準電壓電路原理圖 圖5為本專利技術激光電流保護電路及控制信號D/A轉換原理 圖6為本專利技術補償電流保護電路及控制信號D/A轉換原理 圖7為本專利技術外部調制信號控制電路原理 圖8為本專利技術激光電流控制電路原理 圖9為本專利技術補償電流控制電路原理 圖10為本專利技術激光電流回路原理 圖11為本專利技術采用功率電阻作為補償回路負載的補償電流回路。圖12為本專利技術采用TEC作為補償回路負載的補償電流回路。具體實施例方式下面結合說明書附圖對本專利技術電路結構做進一步說明。實施例1: 如圖1所示，本專利技術大功·率半導體激光器恒流互補控制電路包括: 激光電流控制電路(11 )、激光電流反饋電路(13)、半導體激光器(14)、激光電流控制M0SFET( 15)、激光電流采樣(16)、補償電流采樣(17)、補償電流控制MOSFET(18)、補償回路負載(19)、補償電流控制電路(21)、及補償電流反饋電路(23);所述半導體激光器(14)分別與電源和激光電流控制MOSFET (15)的漏極連接，激光電流控制MOSFET (15)的源極串接激光電流采樣電阻(16)到地端；所述補償回路負載(19)分別接在電源和補償電流控制MOSFET (18)的漏極之間，補償電流控制MOSFET (18)的源極經補償電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種大功率半導體激光器恒流互補控制電路包括：并聯連接在電源和地端之間的激光電流回路和補償電流回路，所述激光電流回路包括串聯連接的半導體激光器（14）、激光電流MOSFET（15）、及激光電流采樣電阻（16），所述補償電流回路包括串聯連接的補償回路負載（19）、補償電流控制MOSFET（18）、及補償電流采樣電阻（17）；其特征為，所述補償電流采樣電阻（17）的采樣信號連接到補償電流控制電路（21），與外部調制信號（20）經差分放大器比較產生補償電路控制信號，用來調節補償電流控制MOSFET（18），形成一個閉環恒流控制電路；所述補償電流反饋電路（23）將所述補償電流采樣電阻（17）的采樣信號反饋到所述激光反饋電路（13），與所述激光電流采樣電阻（16）的采樣信號求和，再進一步反饋到激光電流控制電路（11），與激光電流預置信號（10）經差分放大得到激光電流控制信號，并用來調節所述激光電流控制MOSFET（15），形成一個閉環恒流控制電路。
【技術特征摘要】
1.一種大功率半導體激光器恒流互補控制電路包括:并聯連接在電源和地端之間的激光電流回路和補償電流回路，所述激光電流回路包括串聯連接的半導體激光器(14)、激光電流MOSFET (15)、及激光電流采樣電阻(16 )，所述補償電流回路包括串聯連接的補償回路負載(19)、補償電流控制MOSFET (18)、及補償電流采樣電阻(17);其特征為，所述補償電流采樣電阻(17)的采樣信號連接到補償電流控制電路(21)，與外部調制信號(20)經差分放大器比較產生補償電路控制信號，用來調節補償電流控制MOSFET (18)，形成一個閉環恒流控制電路；所述補償電流反饋電路(23)將所述補償電流采樣電阻(17)的采樣信號反饋到所述激光反饋電路(13)，與所述激光電流采樣電阻(16)的采樣信號求和，再進一步反饋到激光電流控制電路(11)，與激光電流預置信號(10 )經差分放大得到激光電流控制信號，并用來調節所述激光電流控制MOSFET (15)，形成一個閉環恒流控制電路。2.如權利要求1所述的大功率半導體激光器恒流互補控制電路，其特征在于:補償電流采樣電阻(17)的采樣信號同步反饋到補償電流反饋電路(23)和激光電流反饋電路(13)。3.如權利要求1所述的大功率半導體激光器恒流互補控制電路，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張未，陳力，王迅，李曉麗，張存林，馮立春，
申請(專利權)人：南京諾威爾光電系統有限公司，北京維泰凱信新技術有限公司，首都師范大學，
類型：發明
國別省市：
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