[发明专利]一种应用于小型化SERF磁强计激光器电流源的电源模块

说明书

本发明公开的一种应用于小型化SERF磁强计激光器电流源的电源模块，包括四路高性能低压差线性稳压器、高精度低ESR/ESL陶瓷电容、固态贴片电解电容、高抗扰贴片电阻、隔离稳压双路DC/DC电源模块、输入输出接口；该电源模块通过电源接口输入15V直流电压，通过线性稳压芯片和外围电路，输出四路±15V、±12V几乎恒定的低噪声输出电压；本发明包含高性能低噪声电源模块的测试模块，测试模块包括输入接口、开关、滤波电容、保险装置、电源模块接口、电流源模块接口、信号输入输出端口；本发明为小型化SERF磁强计激光器电流源提供稳定电压，可实现高性能电压缓冲器的高精度电流基准，具有降低噪声、增加输出电流等特点。

技术领域

本发明属于小型化SERF磁强计设计技术领域，具体涉及一种激光器电流源的高性能低噪声电源模块，用于电流源电路的输出信号质量和降低电源纹波，是一种良好稳定的激光器的电源供电系统。

背景技术

随着现代科技的发展，高分辨率磁强计在国民经济、国防技术、医疗卫生以及科学探索等各个领域的需求日益显现，目前在矿产勘探、地震预测、反潜、脑磁心磁探测、物理研究、空间探测等领域，高分辨率的磁强计大有用武之地。SERF态原子磁强计的分辨率不仅远远超过了同样基于量子效应的隧道式磁强计，而且达到甚至超过了占据超高精度磁测领域几十年的超导量子干涉磁强计。另外，SERF态原子磁强计不需要致冷，具有小型化和芯片化的潜力，超高精度原子磁强计目前已经用于基本物理验证、脑磁检测和材料科学研究等可屏蔽磁场探测领域,推动了这些领域的更新换代和前沿探索。

半导体激光器依靠电流注入工作，因此应对其注入载流子使激光器工作，同时对电流的大小进行控制，使电流稳定在合适的大小，从而保证激光器可靠工作并且输出功率、频率稳定。对于激光器的电流控制，很难有一个普适性的电路或方法，根据具体需求的不同，电流控制的方法与相应电路也不相同，但对于任何激光器驱动电路而言，其基本结构都应是可调的恒流源，且噪声低，并具有软启动、关断以及防止涌浪的功能。半导体激光器注入电流超过阈值电流时，输出功率与注入电流成线性关系，因此可通过控制注入电流，以实现激光器输出功率的稳定。

电源供电系统好坏，也直接影响电流源电路的输出信号质量，而电源纹波是硬件电路中重要参数之一，较大的电源纹波将会直接影响电路的信噪比，尤其在模拟电路中，它的影响将不容忽略电流源的驱动，小型化SERF磁强计激光器需要良好的电源供电系统。目前国外许多公司生产的激光器电流控制器生产的电流控制器光电流精度可达±10μA，电流控制器其光电流范围为2μA～2mA，光电流精度可达±0.1％，为了实现激光器输出稳定高精度的光电流来得到高质量的光束，需要一个高精度低纹波的供电电源模块，可实现高性能电压缓冲器的高精度电流基准。

发明内容

为了降低小型化SERF磁强计激光器电流源的噪声纹波、提高激光器光源稳定性，设计一种高性能低噪声电源模块，用于电流源电路的输出信号质量和降低电源纹波，是一种良好稳定的激光器的电源供电系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种应用于小型化SERF磁强计激光器电流源的电源模块，包括电源模块部分和测试底板部分，其中，

所述电源模块部分包括高性能低压差线性稳压器、高精度低ESR/ESL陶瓷电容、固态贴片电解电容、高抗扰贴片电阻、隔离稳压双路DC/DC电源模块、输入输出接口；固态贴片电解电容为隔离稳压双路DC/DC电源模块滤除噪声、稳定电压，隔离稳压双路DC/DC电源模块为高性能低压差线性稳压器提供正负电压供电输入，线性稳压器的输出阻抗会随频率而增加，因此在线性稳压器的输入端使用高精度低ESR/ESL陶瓷电容，并且在输出端使用更大的高精度低ESR/ESL陶瓷电容来限制峰值电压瞬变；在管脚SET和GND之间增加一个陶瓷电容可以改善噪声，PSRR和瞬态响应；使用高抗扰贴片电阻结合SET提供精确的电流稳定输出电压值，为了实现最佳的负载调节将SET引脚电阻的接地端直接连接到负载；