一種基于pwm信號控制激光管功率電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及控制激光管功率電路及其方法，具體涉及一種基于PffM(PulSe Width Modulat1n脈寬調(diào)制)信號控制激光管功率電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，激光管被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通信、醫(yī)療、軍事等諸多領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，對激光管功率的要求也越來越高，隨之而來的是要求對激光管輸出功率進(jìn)行精確、穩(wěn)定的控制。激光輸出功率控制電路為激光系統(tǒng)中的重要組成部分，其精度直接影響激光管的穩(wěn)定性，故需要提升相應(yīng)的激光管輸出功率控制電路的性能。傳統(tǒng)的激光管輸出功率控制回路利用負(fù)反饋放大電路來補(bǔ)償激光管的功率，系統(tǒng)沒有冗余(通常指通過多重備份來增加系統(tǒng)的可靠性)，存在精度不高，可靠性較差等缺點(diǎn)。
[0003]而且現(xiàn)有技術(shù)中對激光管的溫度補(bǔ)償大都采用溫度傳感器和溫度補(bǔ)償模擬電路來補(bǔ)償激光管的溫度，即將溫度補(bǔ)償信號模擬量直接輸入激光管，補(bǔ)償誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于PffM信號控制激光管功率電路及其方法，采用兩套閉合反饋回路補(bǔ)償激光管輸出功率，使得系統(tǒng)可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的單回路控制回路。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的基于PffM信號控制激光管功率電路，包括在激光管啟動后用于接收激光管輸出的激光反饋信號并進(jìn)行放大的第一信號放大電路；接收第一信號放大電路輸出的激光反饋信號并根據(jù)該激光反饋信號調(diào)節(jié)輸出PWM信號的中央處理器；以及用于接收第一信號放大電路輸出的激光反饋信號和中央處理器輸出的PWM信號并將兩信號進(jìn)行處理，輸出控制信號發(fā)送至激光管的第二信號放大電路。
[0006]優(yōu)選地，所述中央處理器和所述第二信號放大電路之間還包括用于接收中央處理器的輸出信號，對該信號進(jìn)行調(diào)理得到模擬量的調(diào)理信號后輸入第二信號放大電路的信號調(diào)理電路。
[0007]優(yōu)選地，所述信號調(diào)理電路為帶低通濾波功能的電路。
[0008]優(yōu)選地，所述信號調(diào)理電路將啟動信號處理為帶斜坡的電壓信號，將PffM信號處理為電壓信號。
[0009]優(yōu)選地，還包括用于檢測激光管環(huán)境溫度的溫度檢測電路，所述的溫度檢測電路將溫度信號發(fā)送至所述的中央處理器。
[0010]優(yōu)選地，所述激光管內(nèi)部還包括用于將激光管光信號轉(zhuǎn)化為電流信號的光電二極管，將所述光電二極管的電流信號作為激光管的激光反饋信號發(fā)送至第一信號放大電路。
[0011]本發(fā)明采用的基于PffM信號控制激光管功率的方法，激光管啟動后，第一信號放大電路接收激光管輸出的激光反饋信號，放大后輸入第二信號放大電路和中央處理器，中央處理器根據(jù)接收到的激光反饋信號調(diào)整其輸出PWM信號的占空比，該P(yáng)ffM信號經(jīng)信號調(diào)理電路調(diào)理得到模擬量的調(diào)理信號后發(fā)送至第二信號放大電路，第二信號放大電路對放大后的激光反饋信號和調(diào)理信號進(jìn)行處理，輸出控制信號發(fā)送至激光管信號輸入端來控制激光管工作。
[0012]優(yōu)選地，控制激光管功率的步驟為:
[0013]上電后，所述中央處理器輸出啟動信號，信號調(diào)理電路利用低通濾波將啟動信號調(diào)理成一個緩慢上升的斜坡信號，控制激光管的開啟；
[0014]激光管啟動后，所述中央處理器輸出PffM信號發(fā)送至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路利用低通濾波將PWM信號調(diào)理為電壓信號，第二信號放大電路接收放大后的激光反饋信號和電壓信號，將兩信號進(jìn)行處理，輸出控制信號控制激光管功率。
[0015]優(yōu)選地，所述中央處理器還接收溫度檢測電路檢測到的激光管環(huán)境溫度，并根據(jù)激光管環(huán)境溫度和激光反饋信號來調(diào)整其輸出的PWM信號占空比，實(shí)現(xiàn)對激光管溫度的補(bǔ)m
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[0016]優(yōu)選地，所述中央處理器還記錄激光管工作時(shí)間，當(dāng)中央處理器判斷記錄到的激光管工作時(shí)間過長時(shí)，調(diào)整其輸出PffM信號的占空比，實(shí)現(xiàn)對激光管的老化補(bǔ)償。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:采用兩套閉合反饋系統(tǒng)補(bǔ)償激光管，系統(tǒng)可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的單回路控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的單回路控制系統(tǒng)普遍采用負(fù)反饋放大電路(即一個模擬補(bǔ)償回路)補(bǔ)償激光管，本發(fā)明在現(xiàn)有的單回路控制系統(tǒng)中增加了數(shù)字補(bǔ)償回路，通過兩套反饋回路實(shí)現(xiàn)對激光管輸出功率的補(bǔ)償。兩套回路是并聯(lián)關(guān)系，這使得當(dāng)模擬補(bǔ)償回路或數(shù)字補(bǔ)償回路之一出現(xiàn)故障時(shí)，未出現(xiàn)故障的補(bǔ)償回路仍然可以正常工作，對激光管進(jìn)行功率補(bǔ)償，使得激光管輸出穩(wěn)定的功率，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。
[0018]在現(xiàn)有的激光控制回路中增加了利用中央處理器產(chǎn)生的PffM信號來控制激光管功率，由于產(chǎn)生的PffM信號為16位，分辨率可達(dá)1/65536，使得激光管功率控制更為精確。
[0019]根據(jù)激光管的激光反饋信號控制激光管維持在穩(wěn)定的輸出功率，反饋回路的設(shè)置使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定，增加系統(tǒng)的可靠性。
[0020]信號調(diào)理電路將中央處理器輸出啟動信號調(diào)理成一個緩慢上升的斜坡電壓信號，由于激光管在斜坡電壓信號下逐漸開啟，這使得激光管在通電工作的一瞬間電壓是緩慢上升的，避免了由于電壓突變造成對激光管的損害，影響激光管的壽命。
[0021]對激光管溫度補(bǔ)償由現(xiàn)有技術(shù)中的模擬電路補(bǔ)償轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量補(bǔ)償，中央處理器根據(jù)接收到的環(huán)境溫度來判斷是否通過調(diào)節(jié)其輸出PWM信號的占空比來對激光管進(jìn)行溫度補(bǔ)償，相比模擬量的溫度補(bǔ)償，數(shù)字量的溫度補(bǔ)償精度更高。同時(shí)，中央處理器能夠記錄激光管的工作時(shí)間，通過調(diào)節(jié)其輸出PWM信號的占空比補(bǔ)償因激光管長時(shí)間工作而損失的功率，實(shí)現(xiàn)對激光管的老化補(bǔ)償，進(jìn)一步延長了激光管的使用壽命。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明控制激光管功率電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。
[0024]參見圖1，一種基于PffM信號控制激光管功率電路，包括激光管1、第一信號放大電路2、中央處理器3 (Central Processing Unit，簡稱CPU)、信號調(diào)理電路4、第二信號放大電路5以及溫度檢測電路6。其中，激光管I為小功率激光管，本實(shí)施例選擇功率小于1mW的激光管。
[0025]中央處理器3通過軟件控制I/O 口輸出信號，并將該信號發(fā)送至第二信號放大電路5，經(jīng)第二信號放大電5放大后輸出控制信號，控制激光管I的工作。
[0026]在本實(shí)施例中，中央處理器3和第二信號放大電路5之間還包括用于接收中央處理器3輸出的信號，進(jìn)行調(diào)理得到調(diào)理信號后輸入第二信號放大電路5的信號調(diào)理電路4，信號調(diào)理電路4帶有低通濾波的功能。具體地，中央處理器3信號輸出端連接信號調(diào)理電路4的信號輸入端，信號調(diào)理電路4對接收到的信號進(jìn)行調(diào)理輸出調(diào)理信號，并將該調(diào)理信號傳輸?shù)降诙盘柗糯箅娐?中，第二信號放大電路5接收到調(diào)理信號后處理輸出控制信號控制激光管I工作。
[0027]電路上電后，中央處理器3輸出一個啟動信號發(fā)送至信號調(diào)理電路4，信號調(diào)理電路4通過低通濾波將啟動信號調(diào)理成一個緩慢上升的斜坡電壓信號來啟動激光管I。由于激光管I在緩慢上升的斜坡電壓信號下逐漸開啟，這使得激光管I在通電工作的一瞬間電壓是緩慢上升的，避免了由于電壓突變造成對激光管I的損害，影響激光管I的壽命。
[0028]激光管I啟動完后輸出激光反饋信號，第一信號放大電路2接收激光反饋信號并進(jìn)行放大，第一信號放大電路2的信號輸出端連接第二信號放大電路5的信號輸入端和中央處理器3的信號輸入端，中央處理器3接收到激光反饋信號后開始輸出PffM信號并發(fā)送至信號調(diào)理電路4，信號調(diào)理電路4對中央處理器3輸出的PffM信號進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理后輸出模擬量的調(diào)理信號發(fā)送至第二信號放大電路5，在第二信號放大電路5中對放大后的激光反饋信號和調(diào)理信號進(jìn)行處理，輸出控制信號來控制激光管I工作。激光管I工作時(shí)