全文摘要
本实用新型公开了一种半导体激光器恒流供电电路，包括调压电路、负反馈电路、温度补偿电路。调压电路用来调节供电电路的输入电压；负反馈电路包括集成运算放大器和三极管，集成运算放大器的正相输入端连接调压电路的输出端，集成运算放大器的输出端连接三极管的基极，三极管的发射极连接集成运算放大器的反相输入端；温度补偿电路包括采样电阻和热敏电阻，三极管的发射极通过采样电阻接地，采样电阻与热敏电阻并联。与现有技术相比，本实用新型的恒流电路通过引入深度负反馈，使整个闭环系统处于动态平衡状态，通过热敏电阻进行温度探测补偿，使半导体激光器的电流和输出功率趋于稳定；且本实用新型的恒流电路结构简单，实用性强。
主设计要求
1.一种半导体激光器恒流供电电路，其特征在于：包括调压电路、负反馈电路、温度补偿电路；所述负反馈电路包括集成运算放大器和三极管，所述集成运算放大器的正相输入端连接所述调压电路的输出端，所述集成运算放大器的输出端连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接集成运算放大器的反相输入端；所述温度补偿电路包括采样电阻和热敏电阻，所述三极管的发射极通过采样电阻接地，采样电阻与热敏电阻并联。
设计方案
1.一种半导体激光器恒流供电电路，其特征在于：包括调压电路、负反馈电路、温度补偿电路；
所述负反馈电路包括集成运算放大器和三极管，所述集成运算放大器的正相输入端连接所述调压电路的输出端，所述集成运算放大器的输出端连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接集成运算放大器的反相输入端；
所述温度补偿电路包括采样电阻和热敏电阻，所述三极管的发射极通过采样电阻接地，采样电阻与热敏电阻并联。
2.根据权利要求1所述的恒流供电电路，其特征在于，所述恒流供电电路还包括末级显示电路，包括将半导体激光器接入所述三极管的集电极。
3.根据权利要求2所述的恒流供电电路，其特征在于，所述热敏电阻设置于所述半导体激光器的散热壳体上。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的恒流供电电路，其特征在于，所述三极管的基极和发射极之间连接有第一电容。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的恒流供电电路，其特征在于，所述半导体激光器两端并联有第二电容。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及激光器控制电路，具体涉及一种半导体激光器恒流供电电路。
背景技术
半导体激光器(LD)，又称激光二极管(Laser Diode)，具有体积小、结构简单、转换效率高、单色性好、易于集成、调制方便等优点，被广泛应用于科研、医疗、通讯、国防等领域。半导体激光器的激励方法多采用电流注入式，故要获得稳定的功率输入，必须保证注入电流的稳定性，即要采用恒流源。由于半导体激光器系一种高功率密度并具有极高量子效率的结型器件，其对电流冲击的承受能力较差，电流或工作温度的细微变化将会导致光输出的较大变化并造成器件参数的变化，这些变化直接危及器件的安全使用，故在实际应用中对驱动电源的性能和安全保护有很高的要求。
而传统的恒流源采用线性调节和模拟控制方式，转换效率低、抗干扰能力差、可靠性差，并且由于激光器的工作环境及本身的光电转换损耗累积，使管芯温度升高，导致激光器的电流和输出功率的稳定性较低。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的是提供一种输出电流稳定、输出功率稳定的半导体激光器恒流电路。
技术方案：本实用新型所述的半导体激光器恒流供电电路，包括调压电路、负反馈电路、温度补偿电路；负反馈电路包括集成运算放大器和三极管，集成运算放大器的正相输入端连接调压电路的输出端，集成运算放大器的输出端连接三极管的基极，三极管的发射极连接集成运算放大器的反相输入端；温度补偿电路包括采样电阻和热敏电阻，三极管的发射极通过采样电阻接地，采样电阻与热敏电阻并联。
进一步地，本实用新型的恒流供电电路还包括末级显示电路，包括将半导体激光器连接至三极管的集电极。
进一步地，本实用新型的恒流供电电路中的热敏电阻设置于半导体激光器的散热壳体上，便于热敏电阻进行温度探测。
进一步地，为了减少噪声干扰，三极管的基极和发射极之间连接有第一电容，用于滤波。
为进一步减少噪声干扰，半导体激光器两端并联有第二电容，用于滤波。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的恒流电路通过负反馈电路使整个闭环反馈处于动态平衡状态，并采用温度补偿电路，通过热敏电阻进行温度探测补偿，使半导体激光器的工作电流和输出功率趋于稳定；而且本实用新型的恒流供电电路结构简单，实用性强。
附图说明
图1为恒流供电电路组成框图；
图2为恒流供电电路原理图；
图3为测试电路参数示意图；
图4为输出电流随时间变化曲线图；
图5为前置运算放大电路原理图；
图6为输出电压随时间变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。
如图1、2所示，本实用新型的恒流供电电路包括调压电路1、负反馈电路2、温度补偿电路3和末级显示电路4四部分。恒流供电电路包括限位器RP、运算放大器A、三极管Q1、热敏电阻Rt、半导体激光器LD、电阻R1-R3以及电容C1\/C2。其中集成运算放大器A的型号为OP07CP，三极管的型号为MPS2222。
如图2的电路原理图所示，本电路采用直流电源给电路供电，在调压电路1中，电位器RP通过第一限位电阻R1与集成运算放大器A的正相输入端3脚连接。在负反馈电路2中，通过集成运算放大器A的7、4脚给A供电，A的6脚作为输出端通过第二限流电阻R2与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极通过第三限流电阻R3与A的反相输入端相连，形成深度负反馈电路，电容C1连接在A的基极和发射极之间，起到滤波、降低噪声干扰的作用。在温度补偿电路3中，三极管Q1的发射极通过连接采样电阻R3接地，采样电阻R3与热敏电阻Rt并联。在末级显示电路4中，将半导体激光器LD接入三极管Q1的集电极，用于检测电路是否输出适于半导体激光器LD工作的电流。
在图2所示的恒流供电电路中，通过调节限位电阻RP实现对电路电压的调节，给集成运算放大器A输入一个偏置电压U0<\/sub>。根据运算放大器的虚短原理，在理想状态下，A的反相输入端电压与正相输入端的电压相同，均为U0<\/sub>，则A的正相输入端与反相输入端的电位相同，从A的输出端6脚流过三极管Q1基极的电流Ib<\/sub>几乎为0，该电流从Q1的发射极经过第三限流电阻R3反馈到反相输入端2脚，使整个闭环反馈系统处于动态平衡状态，从而达到稳定输出电流的目的。
在温度补偿电路3中，Q1的发射极电压为U0，采样电阻R3和热敏电阻Rt并联，总阻值为R3\/\/Rt，故从三极管Q1发射极流出的电流Ie＝U0<\/sub>\/(R3\/\/Rt)。设定集电极电流为Ic<\/sub>，由于Ib<\/sub>＝0，Ie<\/sub>＝Ib<\/sub>+Ic<\/sub>，故Ic<\/sub>＝Ie<\/sub>＝U0<\/sub>\/(R3<\/sub>\/\/Rt)。由于半导体激光器LD的工作环境及本身的光电转换损耗累计，在使用过程中管芯温度升高，电路负载电阻增加，电流减小，会导致输出功率减小。此时位于半导体激光器LD的散热壳体上的热敏电阻Rt因温度升高其阻值减小，R3与Rt并联的总阻值随之减小，使得三极管发射极的电流Ie<\/sub>增大，导致集电极电流Ic<\/sub>(即流入半导体激光器LD的电流)增大，半导体激光器LD的输出功率相应增大，从而达到利用温度探测进行功率补偿的效果，最终实现半导体激光器的电流和输出功率趋于稳定。若流经三极管集电极的电流Ic<\/sub>超过半导体激光器的阈值电流，且稳定度较高，则半导体激光器正常工作发出激光。
为测试上述恒流供电电路输出电流和输出功率的稳定性，电路各元件参数取值如图3所示，将电流表作为负载接在供电电路的输出接口(即用电流表代替半导体激光器接入三极管Q1的集电极)。实验中每隔1分钟记录一次电流表的电流数值，测得20组数据，见表1。
表1输出电流随时间的变化情况
电源的稳定性通常由输出电流的稳定度来定义。稳定度r被定义为输出电流的相对变化r＝ΔI0<\/sub>\/I0<\/sub>，其中ΔI0<\/sub>代表电流的相对变化，即电流的最大值与最小值之差，I0<\/sub>是输出电流的平均值。
根据表1数据，作出输出电流随时间变化的曲线图如图4所示，电流变化相对平稳，且逐步趋于稳定。根据数据计算得，输出电流的平均值设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920055049.5
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209200376U
授权时间:20190802
主分类号:H01S 5/042
专利分类号:H01S5/042
范畴分类:38H;
申请人:南京信息工程大学
第一申请人:南京信息工程大学
申请人地址:210044 江苏省南京市江北新区宁六路219号
发明人:夏景明;宣大伟
第一发明人:夏景明
当前权利人:南京信息工程大学
代理人:柏尚春
代理机构:32204
代理机构编号:南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：半导体激光器论文; 热敏电阻论文; 三极管论文; 运算放大器论文; 采样电阻论文; 负反馈论文; 半导体产业论文;