[发明专利]一种阻抗自适应激光二极管驱动器

摘要

本发明的一种阻抗自适应激光二极管驱动器属于电子设备的技术领域，主要结构有电流设置模块(1)、限幅设置模块(2)、功率输出模块(3)、负载判断模块(4)、延时补偿模块(5)、电压跟踪模块(6)、断电保护模块(8)和前面板(14)等等。本发明在工作时能够主动适应负载的变化，具有效率高、负载适应范围宽、安全性高、可靠性高等优点。

主权项

1.一种阻抗自适应激光二极管驱动器，结构有前面板(14)、电流设置模块(1)、限幅设置模块(2)、功率输出模块(3)、显示驱动模块(10)、软启动模块(11)和电源管理模块(13)；其特征在于，结构还有参考电压模块(12)、负载判断模块(4)、延时补偿模块(5)、电压跟踪模块(6)、过流判断模块(7)、断电保护模块(8)和超温判断模块(9)；其中，电流设置模块(1)与限幅设置模块(2)相连，限幅设置模块(2)还分别与功率输出模块(3)和显示驱动模块(10)相连，软启动模块(11)与功率输出模块(3)相连，功率输出模块(3)分别与显示驱动模块(10)、负载判断模块(4)、过流判断模块(7)相连，参考电压模块(12)与负载判断模块(4)相连，负载判断模块(4)与延时补偿模块(5)相连，延时补偿模块(5)与电压跟踪模块(6)相连，电压跟踪模块(6)与功率输出模块(3)相连，过流判断模块(7)、超温判断模块(9)均与断电保护模块(8)相连，断电保护模块(8)分别与功率输出模块(3)和电压跟踪模块(6)相连；所述的限幅设置模块(2)的结构为：电阻R45的一端作为限幅设置模块(2)的输入端，记作端口CL‑in，另一端接运放U12B的同相输入端和二极管D4的正极，二极管D4的负极接运放U11A的输出端和电阻R44的一端，电阻R44的另一端接运放U11A的反相输入端，运放U11A的同相输入端与电阻R43一端相连，电阻R43的另一端与滑动变阻器W7的滑动端相连，滑动变阻器W7的一端接电源Vdd，另一端接地，运放U12B的反相输入端与电阻R46的一端相连，电阻R46的另一端与运放U12B的输出端相连，运放U12B的输出端作为限幅设置模块(2)的输出端，记作端口CL‑out，接功率输出模块(3)的端口PWR‑in4；所述的功率输出模块(3)的结构为：继电器EK1的开关的一端作为功率输出模块(3)的第一个输入端，记为端口PWR‑in1，另一端接场效应管Q1的漏极，并作为功率输出模块(3)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，另一端作为功率输出模块(3)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，源极作为功率输出模块(3)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，并作为功率输出模块(3)的第三个输入端，记为端口PWR‑in3，电阻R1的另一端作为功率输出模块(3)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，并作为功率输出模块(3)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(4)的结构为：运放U2A的同相输入端作为负载判断模块(4)的第一个输入端，记作端口Vjdg‑in1，与功率输出模块(3)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(4)的第二个输入端，记作端口Vjdg‑in2，与功率输出模块(3)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(4)的输出端，记作端口Vjdg‑out，与延时补偿模块(5)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(4)的第三个输入端，记作端口Vjdg‑in3，与参考电压模块(12)的输出端相连；所述的参考电压模块(12)的结构为：电阻R63的一端接电源Vcc，另一端与稳压二极管D10的负极和滑动变阻器W10的一端相连，稳压二极管D10的正极和滑动变阻器W10的另一端接地，滑动变阻器W10的滑线端与运放U7B的同相输入端相连，运放U7B的反相输入端与运放U7B的输出端相连，并作为参考电压模块(12)的输出端，记作端口Vref‑out，与负载判断模块(4)的端口Vjdg‑in3相连；所述的延时补偿模块(5)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(5)的输入端，记作端口Vdly‑in，与负载判断模块(4)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(5)的输出端，记作端口Vdly‑out，与电压跟踪模块(6)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Vcc/2；所述的电压跟踪模块(6)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(6)的第一个输入端，记为端口Vflw‑in1，与断电保护模块(8)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(6)的第二个输入端，记为端口Vflw‑in2，与延时补偿模块(5)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(6)的输出端，记为端口Vflw‑out，与功率输出模块(3)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(7)的结构为，运放U9A的同向输入端作为过流判断模块(7)的输入端，记为端口OC‑in，与功率输出模块(3)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(7)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；所述的断电保护模块(8)的结构为，与非门U8A的两个输入端分别作为断电保护模块(8)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(7)的输出端、超温判断模块(9)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(8)的第一个输出端，记为端口BRK‑out1，并与功率输出模块(3)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(8)的第二个输出端，记为端口BRK‑out2，端口BRK‑out2同时与功率输出模块(3)的端口PWR‑in3和电压跟踪模块(6)的端口Vflw‑in1相连；所述的超温判断模块(9)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(9)的一个输入端，记为端口OT‑in1，电阻R37的一端与运放U10B的同相输入端相连，另一端作为超温判断模块(9)的另一个输入端，记为端口OT‑in2，端口OT‑in1、端口OT‑in2分别与前面板(14)中的热敏电阻输入端口(1411)的两个端子相连；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(9)的输出端，记为OT‑out，与断电保护模块(8)的另一个输入端相连；所述的显示驱动模块10的结构为，电阻R47的一端接地，另一端接电阻R48的一端和运放U12A的反相输入端，电阻R48的另一端接滑动变阻器W8的一个固定端，运放U12A的同相输入端作为显示驱动模块10的一个输入端，记为端口DIS‑in1，与限幅设置模块2的输出端相连，用来采样限幅设置模块2设置的限流值，运放U12A的输出端接滑动变阻器W8的滑线端和开关SW1的一个选择端，电阻R49的一端接地，另一端接电阻R50的一端和运放U13B的反相输入端，电阻R50的另一端接滑动变阻器W9的一个固定端，运放U13B的同相输入端作为显示驱动模块10的另一个输入端，记为端口DIS‑in2，与功率输出模块3的端口PWR‑out3，用于采样功率输出模块3实际输出的电流值，运放U13B的输出端接滑动变阻器W9的滑线端和开关SW1另一个选择端，运放U13B的正电源端接电源Vdd，负电源端接地，开关SW1的公共端作为显示驱动模块10的输出端，记为DIS‑out，接前面板14中的数字表头1403的信号输入端，发光二极管D5的阳极接电源Vdd，阴极接开关SW2的一个选择端，发光二极管D6的阳极接电源Vdd，阴极接开关SW2的另一个选择端，开关SW2的公共端接电阻R51的一端，电阻R51的另一端接地；所述的前面板(14)的结构包括：显示选择(1401)、电源开关(1402)、数字表头(1403)、限制电流指示灯(1404)、输出电流指示灯(1405)、输出控制(1406)、限幅设置(1407)、电流设置(1408)、电流输出端口(1409)、复位按钮(1410)和热敏电阻输入端口(1411)。