[发明专利]一种低电损耗的激光泵浦源系统

摘要

本发明的一种低电损耗的激光泵浦源系统属于电子设备的技术领域，结构有激光器模块(1)、功率控制模块(2)和温度控制模块(3)；所述的功率控制模块(2)的主要结构包括负载判断模块(206)、延时补偿模块(207)、电压跟踪模块(208)和断电保护模块(211)等。本发明在工作于不同的输出功率时，均能保持最低的电损耗，提高了系统的整体效率。

主权项

1.一种低电损耗的激光泵浦源系统，结构有激光器模块(1)、功率控制模块(2)和温度控制模块(3)，所述的功率控制模块(2)的结构包括功率设置模块(201)、功率取样模块(202)、PID运算模块(203)、软启动模块(204)和LD驱动模块(205)，其特征在于，所述的功率控制模块(2)的结构还有负载判断模块(206)、延时补偿模块(207)、电压跟踪模块(208)、过流判断模块(209)、超温判断模块(210)和断电保护模块(211)；所述的LD驱动模块(205)的结构为：继电器EK1的开关的一端作为LD驱动模块(205)的第一个输入端，记为端口PWR‑in1，继电器EK1的开关的另一端接场效应管Q1的漏极，并作为LD驱动模块(205)的第一个输出端，记为端口PWR‑out1，继电器EK1的线圈的一端接电源Vdd，另一端作为LD驱动模块(205)的第二个输入端，记为端口PWR‑in2，场效应管Q1的栅极与运放U1A的输出端相连，源极作为LD驱动模块(205)的第二个输出端，记为端口PWR‑out2，电阻R1的一端接运放U1A的同相输入端，并作为LD驱动模块(205)的第三个输入端，记为端口PWR‑in3，电阻R1的另一端作为LD驱动模块(205)的第四个输入端，记为端口PWR‑in4，运放U1A的反相输入端与电容C1的一端和电阻R2的一端相连，电容C1的另一端与运放U1A的输出端相连，电阻R2的另一端与滑动变阻器W1的一端、滑动变阻器W1的滑线端及运放U1B的输出端相连，滑动变阻器W1的另一端与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与运放U1B的反相输入端和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，运放U1B的同相输入端与电阻Rs的一端相连，并作为LD驱动模块205的第三个输出端，记作端口PWR‑out3，电阻Rs的另一端接地；所述的负载判断模块(206)的结构为：运放U2A的同相输入端作为负载判断模块(206)的第一个输入端，记作端口Vjdg‑in1，与LD驱动模块(205)的端口PWR‑out1相连，运放U2A的反相输入端与运放U2A的输出端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的一端和运放U3A的同相输入端相连，电阻R6的另一端接地，运放U3A的输出端与电阻R8的一端和电阻R9的一端相连，电阻R8的另一端与运放U3A的反相输入端和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与运放U2B的反相输入端和运放U2B的输出端相连，运放U2B的同相输入端作为负载判断模块(206)的第二个输入端，记作端口Vjdg‑in2，与LD驱动模块(205)的端口PWR‑out2相连，电阻R9的另一端与电阻R10的一端和运放U3B的同相输入端相连，电阻R10的另一端接电源Vcc/2，运放U3B的输出端与电阻R12的一端相连，并作为负载判断模块(206)的输出端，记作端口Vjdg‑out，与延时补偿模块(207)的输入端相连，电阻R12的另一端与运放U3B的反相输入端和R11的一端相连，电阻R11的另一端与运放U4B的输出端和运放U4B的反相输入端相连，运放U4B的同相输入端与滑动变阻器W2的滑线端相连，滑动变阻器W2的一端接地，另一端作为负载判断模块(206)的第三个输入端，记作端口Vjdg‑in3，与LD驱动模块(205)的端口PWR‑in4相连；所述的延时补偿模块(207)的结构为：电阻R13的一端与电阻R18的一端相连，并作为延时补偿模块(207)的输入端，记作端口Vdly‑in，与负载判断模块(206)的端口Vjdg‑out相连，电阻R13的另一端与运放U4A的反相输入端和电阻R15的一端相连，运放U4A的同相输入端与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端接电源Vcc/2，电阻R15的另一端与运放U4A的输出端和电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与电阻R17的一端、电阻R21的一端和运放U5A的反相输入端相连，电阻R17的另一端与运放U5A的输出端相连，并作为延时补偿模块(207)的输出端，记作端口Vdly‑out，与电压跟踪模块(208)的第二个输入端相连，运放U5A的同相输入端与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与电源Vcc/2相连，电阻R21的另一端与电阻R20的一端、电容C2的一端和运放U5B的输出端相连，电阻R20的另一端与电容C2的另一端、运放U5B的反相输入端及电阻R18的另一端相连，电阻R19的一端接运放U5B的同相输入端，另一端接电源Vcc/2；所述的电压跟踪模块(208)的结构为，电阻R23的一端接电源Vcc/2，另一端与运放U6A的反向输入端相连，运放U6A的同相输入端与电阻R24的一端、电阻R25的一端相连，电阻R24的另一端与运放U6A的输出端相连，电阻R25的另一端与运放U6B的输出端相连，电阻R26的一端与运放U6A的输出端相连，另一端与运放U6B的反向输入端相连；电阻R27的一端与运放U6B的同向输入端相连，另一端接电源Vcc/2；电容C3的一端及电阻R28的一端与运放U6B的反向输入端相连，另一端与运放U6B的输出端相连，运放U6B的输出端与电阻R29的一端相连，电阻R29的另一端与运放U7A的同相输入端相连，并作为电压跟踪模块(208)的第一个输入端，记为端口Vflw‑in1，与断电保护模块(211)的第二个输出端相连；电阻R30的一端与运放U7A的同向输入端相连，另一端作为电压跟踪模块(208)的第二个输入端，记为端口Vflw‑in2，与延时补偿模块(207)的端口Vdly‑out相连；电阻R31的一端与运放U7A的反向输入端相连，另一端接电源Vcc/2；运放U7A的输出端与场效应管Q2的栅极相连，场效应管Q2的漏极接电源Vcc，源极接电感L1的一端和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电感L1的另一端与电解电容C4的正极、电解电容C5的正极、电容C6的一端、电容C7的一端均相连，并作为电压跟踪模块(208)的输出端，记为端口Vflw‑out，与LD驱动模块(205)的端口PWR‑in1相连；电解电容C4的负极、电解电容C5的负极、电容C6的另一端以及电容C7的另一端均接地；所述的过流判断模块(209)的结构为，运放U9A的同向输入端作为过流判断模块(209)的输入端，记为端口OC‑in，与LD驱动模块(205)的端口PWR‑out3相连；电阻R35的一端与运放U9A的反向输入端相连，另一端接地；电阻R36的一端与运放U9A的反向输入端相连，另一端与滑动变阻器W3的一端相连；滑动变阻器W3的另一端和滑线端与运放U9A的输出端及运放U9B的同向输入端相连；滑动变阻器W4的一端接电源Vdd，另一端接地，滑线端与运放U9B的反向输入端相连；运放U9B的输出端作为过流判断模块(209)的输出端，记为端口OC‑out，与断电保护模块的一个输入端相连；所述的超温判断模块(210)的结构为，稳压二极管D2的负极接电源Vdd，正极接运放U10B的同相输入端，运放U10B的反相输入端与电容C9的一端、电阻R38的一端及二极管Q4的射极相连，电阻R38的另一端接电源Vdd，电容C9的另一端接运放U10B的输出端和电阻R39的一端，电阻R39的另一端接三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极与运放U10A的反相输入端相连，并作为超温判断模块(210)的一个输入端，记为端口NTC1，与激光器模块(1)的端口NTC+相连；电阻R37的一端与运放U10B的同相输入端相连，另一端接地，并作为超温判断模块(210)的另一个输入端，记为端口NTC2，与激光器模块(1)的端口NTC‑相连；滑动变阻器W5的一端与电源Vdd相连，另一端接地，滑线端与运放U10A的同向输入端相连；运放U10A的输出端作为超温判断模块(210)的输出端，记为OT‑out，与断电保护模块(211)的另一个输入端相连；所述的断电保护模块(211)的结构为，与非门U8A的两个输入端分别作为断电保护模块(211)的两个输入端，记为端口BRK‑in1和端口BRK‑in2，并分别与过流判断模块(209)的输出端、超温判断模块(210)的输出端相连，与非门U8A的输出端接与非门U8B的一个输入端，与非门U8B的另一个输入端接与非门U8C的输出端，与非门U8B的输出端接与非门U8C的一个输入端和场效应管Q3的栅极，与非门U8C的另一个输入端接电容C8的一端和电阻R33的一端，电阻R33的另一端接开关K1的一端和电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电源Vdd，开关K1的另一端和电容C8的另一端均接地；场效应管Q3的源极接地，电阻R34的一端作为断电保护模块(211)的第一个输出端，记为端口BRK‑out1，并与LD驱动模块(205)的端口PWR‑in2相连，电阻R34的另一端接场效应管Q3的漏极，并作为断电保护模块(211)的第二个输出端，记为端口BRK‑out2，端口BRK‑out2同时与LD驱动模块(205)的端口PWR‑in3和电压跟踪模块(208)的端口Vflw‑in1相连。