[发明专利]多阶梯激光器恒流驱动电路和控制方法

说明书

本申请公开了一种多阶梯激光器恒流驱动电路和控制方法，所述电路基于模拟开关，包括控制电路（1）、电压设置电路（2）、模拟开关电路（3）、恒流电路（4）、激光器（5）、供电电源（6）；所述控制电路（1）控制模拟开关电路（3）用于进行周期和脉宽设置；所述电压设置电路（2）用于输出电压信号给所述模拟开关电路（3）；所述模拟开关电路（3）用于输出电压信号给所述恒流电路（4），其用于设置输出电流的幅值。本发明通过控制电路控制模拟开关芯片的信号的脉宽和周期，实现输出PWM信号脉宽和频率任意设置，电压幅值的设置与PWM信号设置独立，故而可以实现多阶梯值、高速PWM调制。

技术领域

本发明涉及激光器电路技术领域，特别涉及一种基于模拟开关的多阶梯激光器恒流驱动电路和控制方法。

背景技术

半导体激光器（LD激光器，也称为激光二极管），因其谱线集中，具有高相干性，高效率、价格便宜，目前已广泛应用于工业生产、无线通信、军事医疗、人工智能等领域中。半导体激光器是实际应用中非常重要的一类激光器，利用LD激光器作为泵浦光源，应用在固体激光器中，这种激光器被称为半导体泵浦固体激光器（Diode Pumped Solid-StateLaser，DPSSL）。

大功率半导体泵浦固体激光器的工作方式有两种：一种是连续工作方式，要求半导体激光器驱动信号为恒定电流；一种是脉冲工作方式，又称为准连续工作方式，要求半导体激光驱动信号为脉冲电流。目前适合激光二极管脉冲工作模式的方式有以下几种。

一是通过E型脉冲形成网络使用多个LC网络放电来形成脉冲电流，该方法能够将电容存储的能量全部释放出来形成脉冲电流，但是该方法脉冲形成网络的额定电压使负载电压的两倍，形成网络本身阻抗需要与激光器匹配，造成电源装置质量和体积较大，脉冲上升和下降沿缓慢，不适合高速脉冲场合。

二是采用并联的PFN网络，即利用许多较小的LC网络通过并联代替原来比较大的E型脉冲形成网络，通过控制单独的网络将电流传输到激光二极管上。但是储能元件要求能够快速充电，而且输出电流纹波较大，需要开关数量多，控制困难。

三是采用BUCK/BOOST型电流源，此方法效率较高，但是存在开关损耗大、电流脉冲纹波大，容易产生EMI干扰问题。

四是采用电容储能的线性电流控制方法，该方法通过控制工作在线性区的功率器件向激光器注入电流，该方法因为开关管工作在线性区，便于平滑调节脉冲电流，产生的电流纹波小等特点，缺点工作在线性区的功率管功率损耗较大，在使用时需要选择合适的供电电源，并且要做好散热。

现有技术中，专利文献CN20948793U《一种激光驱动的调制电路与系统》采用多路激光器通过移相的方法同时出光，提高了输出的功率，其输出电流的改变是通过多路并联，很难实现输出电流的PWM精确控制和输出电流的连续变化；专利文献CN207518569U《一种脉冲电源恒流控制装置》，采用MOS管作为PWM控制开关，实现了恒定电流和PWM脉冲恒流功能，但并未解决输出电流的阶梯调节功能，而且PWM调制的速率以及系统带宽也受到了两级运放的反馈网络的限制。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种多阶梯激光器恒流驱动电路。本发明基于模拟开关的多阶梯激光器恒流驱动电路，通过控制电路控制模拟开关芯片的信号的脉宽和周期，实现输出PWM信号脉宽和频率任意设置；并通过电压设置电路设置多种电压幅值提供给模拟开关，电压幅值的设置与PWM信号设置独立，故而可以实现多阶梯值、高速PWM调制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多阶梯激光器恒流驱动电路，所述电路基于模拟开关，包括控制电路1、电压设置电路2、模拟开关电路3、恒流电路4、激光器5、供电电源6；

所述控制电路1控制模拟开关电路3用于进行周期和脉宽设置；

所述电压设置电路2用于输出电压信号给所述模拟开关电路3；