[发明专利]一种激光驱动电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电力系统中电气量数据的采集，尤其是需要通过激光供电采集一次侧电流、电压信号的光CT、PT等相关装置。 

背景技术

在光CT、PT信号测量中，一般采用低压侧激光器通过高压光纤给高压侧的远端采集模块提供激光能量，维持高压侧远端模块的正常运行。 

低压侧激光器通过相应的驱动电路控制其光功率的发送。目前光CT在工程上通常采用传统的激光器驱动电路如图1所示，即电源电压为+5V或+3.3V，通过调节激光器驱动回路中的功率三级管Q1的导通电阻阻值来控制激光器驱动电流，因此功率三极管Q1需工作在线性区。 

激光器D1正常工作时其管压降为2V，驱动电流为0.7A，消耗功率为1.4W。以+5V电源电压为例，功率三级管Q1需承担3V的压降，折算成功率，功率三极管Q1需要额外消耗2.1W。每路激光器驱动电路需要额外消耗2.1W功率，一个板卡三路需要额外消耗6.3W功率，这6.3W功率占总功耗的60％。因此传统激光器驱动电路效率非常低，总功耗的60％功率被浪费掉，同时被浪费的功率转换成热量，使得激光器的运行环境温度进一步提高。 

激光器的工作寿命与其工作的环境温度密切相关，因此激光器工作都需要良好的散热条件，使得激光器长期在较低温的环境下运行，来确保激光器的使用寿命。故传统激光器驱动电路除了工作效率低外，额外增加了激光器的散热难度，不利于激光器在一个装置内集中、长期、可靠应用。 

一般板卡工作电压为+5V，故激光器驱动电路采用+3.3V电源同样需要通过LDO(线性电压)获得，LDO的有34％以发热的形式消耗，未解决激光器系统发热问题，因此激光器驱动电路效率与+5V电源电压一致，不另分析。 

因此，迫切需要一种效率更高的激光器驱动电路来替换传统激光器驱动电路，解决驱动电路效率低及其所导致的发热等问题。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种可以代替传统激光驱动电路的激光器驱动电路，能够克服工作效率低，功效低，发热大等缺点，从而提高激光器的使用寿命。 

本发明的技术方案：一种激光器驱动电路，其特征是：由PWM调制电路，激光器组件和运算放大器检测电路构成；PWM调制电路由电感、谐振电容和开关管组成，电感和开关管串联、而谐振电容并联在谐振电感的输出端(电感的负端即电容正端)，；激光器组件由(半导体)激光器、电阻和场效应管构成，运算放大器的输出接CPU的输入端；被驱动的激光器组件的激光器的阳极连接到PWM调制电路的电感的负端，激光器的阴极与一电阻串联；运算放大器检测电路中的运算放大器输入端连接到激光器阴极和所述串联 电阻相联接的一端。一种激光器驱动电路，其特征是设有运算放大器检测电路及PWM调制电路，PWM调制电路由一个电感、谐振电容和开关管组成；电感和开关管串联、而谐振电容并联在谐振电感的输出端；激光器的阳极连接到PWM调制电路的激光器的阴极和电阻串联；运算放大器输入端连接到激光器阴极和所述串联电阻相联接的一端。激光器组件由(半导体)激光器、电阻、场效应管构成。运算放大器的输出接CPU检测的输入端(或通过AD轮换再接入)，即检测口，CPU的输出接开关管。 

电感的输入端还并联一只二极管。 

上述PWM调制电路由一个谐振电感、谐振电容和开关管Q1组成的。 

发明驱动电路的控制方法，激光器驱动电路的控制方法，设有PWM调制电路，激光器组件和运算放大器检测电路；PWM调制电路由电感、谐振电容和开关管组成、而谐振电容并联在电感的输出端，且电感的输入端还并联一只二极管；激光器的阳极连接到PWM调制电路的电感的负端，激光器的阴极和电阻串联；运算放大器输入端连接到激光器阴极和所述串联电阻相联接的一端；CPU检测该串联电阻两端的输出电压，再通过一个IO口连接PWM调制电路的开关管，CPU控制开关管的开通及关断来调节PWM调制电路的占空比，激光器的工作电压由PWM调制电路闭环控制调节。 

激光器D2正常工作时激光器组件的第一场效应管Q2截止，激光器组件的第二场效应管Q3处于开关导通状态；CPU通过运算放大器U1A检测电路来实时检测激光器D2的驱动电流，即检测激光器驱动电流在所述电阻R2上的压降，即测量输出电压ILAS，若激光器D2驱动电流小于设定电流，通过控制开关管Q1的栅极逐渐增大PWM的占空比来提高激光器D2的阳极工作电压，从而提高激光器的驱动电流；若激光器D2驱动电流大于设定电流，通过控制开关管Q1的栅极逐渐减小PWM的占空比来降低激光器D2的阳极工作电压，从而减小激光器D2的驱动电流。