[发明专利]一种恒压/恒流自动转换的全固态激光器驱动电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光器驱动电源技术领域，尤其涉及一种恒压/恒流自动转换的全固态激光器驱动电源装置，用于驱动大功率全固态激光器。

背景技术

全固态激光器以半导体激光二极管作为其泵浦模块，注入二极管的电流大小决定了激光器输出功率的大小，所以一般采用恒流模式的驱动电源，输出电压根据激光器负载特性自适应。同时，为了满足激光器输出功率的可调节性，要求输出电流是连续可调的。与普通二极管相同，全固态激光器泵浦模块的伏-安特性并不是线性的，如图1所示，在电流较小的情况下，全固态激光器负载等效阻抗非常大，很小的注入电流就会使对应的电压急剧升高；而当电流继续加大的时候，等效阻抗则会变得相对较小，电压随电流的变化比较缓慢。另一方面，全固态激光器的泵浦模块十分脆弱，急剧升高的驱动电压很容易对激光器模块造成永久性的损坏。所以，必须限制全固态激光器驱动电源的初始上电速度。目前常用的开关电源软启动电路可以满足电源输出电压的缓慢建立，这种软启动电路在电源PWM控制芯片的软启动引脚上连接软启动电容，电源一上电就对软启动电容进行充电，电容充电时间的长短决定了输出电压建立时间的长短，因此可以通过采用大容量的软启动电容来延长电源的电压上升时间。但是这种软启动电路并不适合全固态激光器驱动电源的使用。因为常用的开关电源都是在上电初始就需要建立输出电压，而全固态激光器的驱动电源输出电压是受外部调节从零开始增加的，即电源开始有输出电压与系统上电并不同步，所以全固态激光器采用这样的软启动技术并没有效果，初始输出电压还是会快速加上。

发明内容

为了降低驱动电源的初始上电速度，避免急剧变化的激光器初始负载电压对激光器造成损坏，本发明设计了一种恒压/恒流自动转换的全固态激光器驱动电源，即电源上电初始工作于恒压源模式，当输出电压缓慢建立直至驱动电流达到设定的切换临界点时，电源从恒压工作模式转换为恒流工作模式。

本发明公开的一种恒压/恒流自动转换的全固态激光器驱动电源，其包括了主电路和控制驱动电路两部分；其中，主电路用于根据控制驱动电路输出的控制信号调节输出驱动电流的大小，并将其提供给激光器；所述控制驱动电路包括恒压电路和恒流电路，其中所述恒压电路用于上电初始阶段，使得所述全固态激光器驱动电源处于恒压模式，所述恒流电路用于在正常工作阶段，使得所述全固态激光器驱动电源处于恒流模式。

其中，所述控制驱动电路还包括电压给定值设定电路和电压采样电路，所述电压给定值设定电路用于设定电压给定值，所述电压采样电路用于采样得到激光器的输出电压反馈值并反馈至恒压电路；所述恒压电路利用所述电压给定值和所述输出电压的反馈值输出恒压控制信号至主电路，以使所述全固态激光器驱动电源处于恒压模式。

其中，所述控制驱动电路还包括电流给定值设定电路和电流采样电路，所述电流给定值电路用于设定电流给定值；所述电流采样电路用于采样得到所述激光器的输出电流反馈值并反馈至恒流电路；所述恒流电路利用所述电流给定值和所述输出电流的反馈值输出恒流控制信号至主电路，以使所述全固态激光器驱动电源处于恒流模式。

其中，所述控制驱动电路还包括模式切换电路，其根据预先设定的电流值作为转换临界点在恒压模式和恒流模式之间进行切换。

其中，所述模式切换电路包括比较器U3、电阻R2、电阻R14、电阻R12、电阻R13、电阻R15、NPN型三极管Q1以及继电器K1。电阻R2和电阻R14串联接成分压电路，其分压值对应所述预先设定的转换临界点的电流值，将其分压节点接到比较器U3的反向输入端，激光器输出电流的反馈值通过电阻R12接到比较器U3的正向输入端，电阻R13为输出端的上拉电阻，比较器U3的输出端通过电阻R15接到三极管Q1的基极上，三极管Q1的发射极接地，集电极接到继电器K1的线圈一端，继电器K1线圈的另一端接电源VCC，继电器K1为恒压/恒流切换开关，当激光器的输出电流的反馈值超过所述分压电路的分压值时，所述继电器K1将控制驱动电路切换至恒流电路。