一种大功率高精度激光器温度控制电路制造技术

本发明专利技术公开了温度控制领域的一种大功率高精度激光器温度控制电路，包括温度采样放大电路、PWM驱动电路、高端选通电路、H桥电路以及TEC，所述温度采样放大电路输出两路温度误差信号分别到两组PWM驱动电路，两组PWM驱动电路分别输出两路PWM控制信号控制H桥电路中下方的两个开关管的通断；两路温度误差信号还共同输入到所述高端选通电路进行比较，高端选通电路输出控制信号控制H桥上方的两个开关管的通断；所述TEC的两端与H桥电路的输出端连接。本发明专利技术通过差分放大电路可设置放大倍数，实现

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高精度激光器温度控制电路


[0001]本专利技术涉及温度控制领域，具体是一种大功率高精度激光器温度控制电路。

技术介绍

[0002]半导体激光器具有体积小、重量轻、输入电压小、结构简单、寿命长、转换效率高、功耗低、价格低廉、易于调制等优点。这些优异的特性使得半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光制导跟踪、自动控制等方面获得了广泛的应用。
[0003]但是，半导体激光器的性能受温度影响极大。随着温度的升高，激光器的阈值电流增加、输出功率降低、发射波长移动，由此造成模式的不稳定，增加内部缺陷，严重影响器件的寿命，给应用带来了很大困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种大功率高精度激光器温度控制电路，通过控制TEC的工作电流，可以实现
±
0.1℃激光器的控温精度，满足了大功率激光器的使用要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种大功率高精度激光器温度控制电路，包括温度采样放大电路、PWM驱动电路、高端选通电路、H桥电路以及TEC，所述温度采样放大电路输出两路温度误差信号分别到两组PWM驱动电路，两组PWM驱动电路分别输出两路PWM控制信号控制H桥电路中下方的两个开关管的通断；两路温度误差信号还共同输入到所述高端选通电路进行比较，高端选通电路输出控制信号控制H桥上方的两个开关管的通断；所述TEC的两端与H桥电路的输出端连接。
[0007]进一步的，所述温度采样放大电路包括温度采样电路、基准电压设定电路及两组差分放大电路，温度采样电路的输出端分别连接两组差分放大电路的其中一个输入端且连接的输入端的相性相反，基准电压设定电路的输出端分别连接两组差分放大电路的另外一个输入端；两组差分放大电路分别输出一路温度误差信号。
[0008]进一步的，H桥电路的上方两个开关管配置为PMOS管，下方的两个开关管配置为NMOS管。
[0009]进一步的，所述PMOS管通过开关控制电路驱动，所述开关控制电路包括三极管，所述三极管的发射极接地，集电极通过分压电路连接供电端，分压电路的输出端连接PMOS管的栅极，三极管的基极通过电阻连接所述高端选通电路的输出端。
[0010]进一步的，所述高端选通电路包括两个运放器，一路温度误差信号连接第一个运放器的正输入端与第二个运放器的负输入端，另一路温度误差信号连接第一个运放器的负输入端与第二个运放器的正输入端，两个运放器的输出端分别连接到两个开关控制电路。
[0011]进一步的，所述TEC的两端各通过LC电路与所述H桥电路的输出端连接。
[0012]进一步的，还包括到温电路，所述到温电路包括运放器，所述运放器的一个输入端连接有由两个二极管组成的线与电路，两路温度误差信号输入所述线与电路，运放器的另一个输入端连接基准电路，输出端输出基准电路与线与电路的比较值。
[0013]有益效果：本专利技术通过差分放大电路可设置放大倍数，实现
±
0.1℃的控温精度，且H桥电路中上方的两个开关管设置为开关状态，损耗较小，占空比调节范围宽，适应于各种功率等级的应用，提高了产品的适用性。此外，本专利技术电路结构简单、易于调试，可采用常规器件实现，易于实现全国产化。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的原理框图；
[0015]图2为本专利技术温度采样放大电路的电路原理图；
[0016]图3为本专利技术H桥电路的电路原理图；
[0017]图4为本专利技术的高端选通电路的电路原理图；
[0018]图5为本专利技术的到温信号输出原理图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]参见图1，一种大功率高精度激光器温度控制电路，包括温度采样放大电路、两组PWM驱动电路、高端选通电路、H桥电路、TEC以及输入滤波电路。
[0021]温度采样放大电路包括温度采样电路、基准电压设定电路及两组差分放大电路。如图2所示，温度采样电路包括电阻R4、R5，电阻R4、R5串联，一端连接5V，另一端接GND。其中电阻R4、R5采用精度高于1％的10k低温漂电阻，R5采用NTC热敏电阻，型号为MF11
‑
103型，B值4050，在25℃时阻值为10k，为负温度系数热敏电阻。
[0022]基准电压设定电路包括运放器U3A，第一组差分放大电路包括运放器U1，第二组差分放大电路包括运放器U2。运放器U3A的正输入端连接外部设定基准电压WK_VREF，负输入端连接输出端，输出端通过电阻R11连接运放器U1的正输入端，还通过电阻R23连接运放器U2的负输入端。运放器U1的正输入端通过电阻R13接GND，还与自身的负输入端之间连接电容C8。运放器U1的负输入端通过电阻R9连接到电阻R4、R5的公共端，并与自身的输出端分别并联电阻R8、电容C1，运放器U1的电源端通过电阻R6连接5V，还通过电容C7接GND。运放器U2的正输入端通过电阻R28连接到电阻R4、R5的公共端，还通过电阻R30接GND。运放器U2的负输入端与正输入端之间连接电容C23。并与自身的输出端分别并联电阻R21、电容C2。
[0023]两组差分放大电路的放大倍数在10～100倍之间可调，调节放大倍数可以调节温控的精度，目标温度通过外部设定基准电压WK_VREF设定。第一组差分放大电路输出温度误差信号u1，第二组差分放大电路输出温度误差信号u2。温度采样电路的采样值与目标温度对应电压值的温度误差信号越大，PWM的脉宽就越大，相应制冷或加热功率也越大。
[0024]假设当前环境温度为25℃，设置温度基准为2.5V时，与R4和R5串联分压值相等，运放器U1和U2输出均为低电平。设置目标温度的基准电压大于2.5V时，运放器U2输出为低电平(u2＝0)，温度误差信号经第一组差分放大电路放大，输出温度误差信号(制冷信号)u1，送入PWM1驱动电路(制冷)，且温度误差越大，u1电压越高，PWM1的脉宽越大，制冷功率也越
大。设置目标温度的基准电压小于2.5V时，运放器U1输出为低电平(u1＝0)，温度误差信号经第二组差分放大电路放大，输出温度误差信号(加热信号)u2，送入PWM2驱动电路(加热)，且温度误差越大，u2电压越高，PWM的脉宽越大，加热功率也越大。
[0025]如图3所示，H桥电路的上方两个开关管Q1、Q2配置为PMOS管，下方的两个开关管Q3、Q4配置为NMOS管。其中PMOS管Q1、Q2分别通过开关控制电路驱动，开关控制电路通过高端选通电路控制通断。
[0026]PMOS管Q1连接的开关控制电路包括三极管Q5、电阻R14、R15、R18，三极管Q5可配置为NPN型，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率高精度激光器温度控制电路，其特征在于，包括温度采样放大电路、PWM驱动电路、高端选通电路、H桥电路以及TEC，所述温度采样放大电路输出两路温度误差信号分别到两组PWM驱动电路，两组PWM驱动电路分别输出两路PWM控制信号控制H桥电路中下方的两个开关管的通断；两路温度误差信号还共同输入到所述高端选通电路进行比较，高端选通电路输出控制信号控制H桥上方的两个开关管的通断；所述TEC的两端与H桥电路的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种大功率高精度激光器温度控制电路，其特征在于，所述温度采样放大电路包括温度采样电路、基准电压设定电路及两组差分放大电路，温度采样电路的输出端分别连接两组差分放大电路的其中一个输入端且连接的输入端的相性相反，基准电压设定电路的输出端分别连接两组差分放大电路的另外一个输入端；两组差分放大电路分别输出一路温度误差信号。3.根据权利要求1所述的一种大功率高精度激光器温度控制电路，其特征在于，H桥电路的上方两个开关管配置为PMOS管，下方的两个开关管配置为NMOS管。4.根据权利要求3所述的一种大功率高...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丹，朱晓辉，陈夏冉，兰新夫，王克凡，李杨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：