[发明专利]一种半导体激光泵浦源驱动电流动态调节系统

说明书

本发明提供了一种半导体激光泵浦源驱动电流动态调节系统，包括泵浦源、可调输出电压源、电流采样电阻、MOS管和电流动态调节电路；所述可调输出电压源用于为所述泵浦源提供输入电压；所述电流动态调节电路根据预设泵浦源电流，输出与所述预设泵浦源电流相对应的MOS管栅极电压，通过所述电流采样电阻采集泵浦源实时电流，并根据预设泵浦源电流与所述泵浦源实时电流的偏差值对所述可调输出电压源的输出电压进行动态调节。本申请提出的技术方案根据各个电压电流参数的变化，实时调节可调输出电压源的输出电压，保证泵浦源稳定可靠工作，额定电流切换时不会造成MOS管的功耗陡变，降低MOS管发热功率，提高整个系统工作稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种半导体激光泵浦源驱动电流动态调节系统。

背景技术

如图1所示为现有半导体激光泵浦源恒流驱动电路原理图，一个半导体激光泵浦源中可能有1个激光芯片，也可能有多个激光芯片串联。每个激光芯片的电性能和二极管相同。激光泵浦源的正极接1个直流恒压源的输出正极，其负极接恒流驱动MOSFET的漏极，该MOSFET的源极接1个电流采样电阻，该采样电阻的另一端接上述直流恒压电源的负极，此即该驱动电路的地。该MOSFET的门极接电流控制信号，驱动控制电路根据输入的电流控制信号和来自电流采样电阻的反馈信号生成恒流驱动信号来产生恒定的电流。假设恒压直流电源输出电压为V，电流为I；激光泵浦源由N个激光芯片串联而成，当电流为I时，每个激光芯片电压为V_LD，所以此时该激光泵浦源电压为N×V_LD；MOSFET漏极和源极之间电压为V_mos；采样电阻阻值为R(欧姆)；那么，下列等式成立：

V＝N×V_LD+V_mos+I×R (1)

此时MOSFET的发热功耗为：

P＝I×V_mos (2)

恒压直流电源是定制的，其最大输出电压和最大输出电流是根据上述公式以及驱动激光泵浦源所需要的电流事先设计好的，一般情况下，一旦该电压被调节好后就不再变化了。

由于激光泵浦源恒流驱动要求工作电流范围从0到最大电流连续可调，工作电流不同，激光芯片压降和采样电阻压降也就不同，所以根据上式，MOSFET漏源极之间电压V_mos也不同，这样就会在某些工作电流处，V_mos值很大，导致MOSFET的发热严重。为了说明问题，举例如下：

泵浦源由30个激光芯片串联而成，其额定电流20A，每个激光芯片在额定电流时的压降为1.7V；额定电流时，我们通过预设恒压电源的输出电压使MOSFET漏极源极之间电压为最佳值0.8V(该电压太小不能工作在恒流状态，太大其发热功耗就大)，电流采样电阻阻值为0.05欧姆；那么预设的恒压电源电压为：V＝30×1.7+0.8+20×0.05＝51+0.8+1＝52.8(V)；此时，MOSFET的发热功耗为：P＝20×0.8＝16(W)；由于激光泵浦源恒流驱动要求工作电流范围从0到最大电流连续可调，假定使激光泵浦源工作在10A电流下，此时每个激光芯片的压降为1.5，因为恒压电源电压已经被预设为固定的52.8V，所以根据公式(1)，可以得出此时MOSFET漏极源极之间电压为：Vmos＝52.8–30×1.5–10×0.05＝52.8–45–0.5＝7.3(V)；此时，MOSFET的发热功耗为：P＝10×7.3＝73(W)，会导致MOSFET的发热严重。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体激光泵浦源驱动电流动态调节系统，该系统通过可调输出电压源为泵浦源提供输入电压，主控电路根据各个电压电流的变化，实时调节可调输出电压源的输出电压，保证泵浦源稳定可靠工作，额定电流切换时不会造成MOS管的功耗陡变，降低MOS管发热功率，提高整个系统工作稳定性。