[0066] 2)g>>h,这种情况通常是测量值g几乎等于PD偏置源9的加载电压(驱动源的加载电压按5000毫伏计算,根据电路不同,测量值g会有所不同,通常测量值g会大于4000毫伏)则说明背光探测器PD驱动器连线断路或PD断路。
[0067] 由MCU控制单元5控制PD偏置源9通过PD+引脚、PD-引脚给背光探测器加载反向偏置电压,MCU控制单元5通过PD电压监测电路11检测背光探测器两端的电压,如果PD电压监测电路11测得的电压等于加载的反向偏置电压,则说明背光探测器反向截止正常。否则说明背光探测器反向截止失效或背光探测器连线故障。
[0068] (3)激光器及背光探测器功能测试原理
[0069] 在外部待测器件的管脚同电信号输入输出接口12连接好后,在激光器连线及背光探测器连线测试通过后,由MCU控制单元5控制LD驱动源6给激光器加载一个可满足正常发光的驱动电流(通常选用一个稍大于激光器阀值的电流,以满足激光器正常发光条件即可,如激光器阀值的电流通常会小于15mA,因此可加20mA驱动电流进行测试)用LD电流监测电路7确认加载电流的大小,MCU控制单元5通过PD电流监测电路10检测背光探测器的响应电流,用来确定激光器及背光探测器功能是否正常。
[0070] 如果MCU控制单元5通过PD电流监测电路10检测到的背光探测器的响应电流小于100微安(不同的背光探测器效率有所不同,但通常要求响应电流大于100微安),则说明背光探测器失效或激光器失效。
[0071] 如果MCU控制单元5通过PD电流监测电路10检测到的背光探测器的响应电流大于100微安,可根据待测的光器件的物理特性选择一个合适的值以满足正常使用情况的测量,通常情况大于100微安即可认为正常,至于等于的情况出现则说明这个100微安的参考值不合适,需要稍微调整参考值使其满足正常使用情况的测量,则说明背光探测器、激光器正常。
[0072] LD电流监测电路7的功能是监测LD驱动源6加载到外部器件的实际电流大小,在激光器驱动连线测试等需要给激光器加载电流的功能应用中均要使用LD电流监测电路7来监控外部器件激光器的实际工作电流,例如给激光器加载10mA、20mA(或其他值)电流时,需要用LD电流监测电路7确认加载电流的大小。
[0073] 本发明还提出的一种带制冷激光器驱动控制方法,在将夹具内的待测带制冷激光器件通过夹具上的电连接器(通常可选用DB9连接器)并通过导线与本发明的驱动控制装置的相应电连接器(通常可为DB9连接器)连接后,即将外部夹具设备的DB9连接器的相应管脚通过导线与本发明装置的DB9连接器的相应管脚(TEC+引脚、TEC-引脚、LD+引脚、LD-引脚、PD+引脚、PD-引脚、RTH入引脚和RTH出引脚)一一连接后,本发明将按以下步骤进行控制:
[0074] 步骤一:MCU控制单元5按激光器热敏电阻连线测试、激光器背光探测器连线测试、激光器连线测试、激光器制冷器连线测试的顺序依次进行器件的连线测试,连线测试的顺序可以根据需要自行确定。
[0075] 在MCU控制单元5控制下,4个测试过程依次进行,当前一测试过程通过后方能允许进行下一步功能测试,当任一连线测试不通过时,因为器件连线已经发生故障了,因此由MCU控制单元5立即显示连线故障告警信息,并终止下一步测试。当全部连线测试通过时,进入步骤二。
[0076] 步骤二:在MCU控制单元5控制下,依次对待测器件进行激光器制冷器及热敏电阻功能测试、激光器及背光探测器功能测试。按以上顺序测试可最大限度的保证在电路或连线故障时不损坏器件。因为当热敏电阻电路故障时对激光器进行制冷、制热会造成温度控制失败,使得外部器件内部温度过高而损坏器件;在制冷器电路故障的情况下,对外部器件进行加载驱动电流同样会使外部器件内部温度过高损坏器件。所以必须保证首先激光器热敏电阻连线测试功能正常,其次保证激光器制冷器连线测试正常。另外激光器连线测试正常是激光器背光探测器连线测试的基础条件;激光器连线不正常时,激光器背光探测器连线测试是无法进行的。所以一定要按照上面的顺序进行。
[0077] 以上功能测试依次进行,当前一功能测试不通过时由MCU控制单元5立即显示功能故障告警信息,并终止下一步测试。当全部功能测试通过时,进入步骤二。
[0078] 步骤三:功能测试通过后,本发明装置在MCU控制单元5控制下按设定要求控制待测激光器的驱动电流及工作温度。
[0079] MCU控制单元5实时监测热敏电阻的温度范围,并当发生超时超出设定温度的情况后立即停止加载驱动电源并告警。
[0080] 步骤四:MCU控制单元5在线监测制冷器的驱动电流及制冷器两端电压。如果制冷器两端电压超出设定值或制冷器工作电流失控时,由MCU控制单元5立即关断TEC驱动源1、LD驱动源6,并告警显示故障原因。
[0081] 为了有效保护待测器件不受损坏,以上步骤必须依次进行,全部步骤完成后,即进入正常控制模式。
[0082] 在正常控制模式下,在MCU控制单元5控制下,温度监测电路4监测到的温度值稳定在设定值的情况下,MCU控制单元5控制LD驱动源6逐步缓慢给激光器LD加载驱动电流到设定值,MCU控制单元5通过LD电流监测7监测激光器LD工作电流,当监测到的激光器LD工作电流大于设定值时,控制LD驱动源6减小电流输出,当监测到的激光器LD工作电流小于设定值时,控制LD驱动源6增大电流输出,以使得激光器LD工作电流稳定在设定值(通常当 设定值+0.1mA>实测值>设定值-0.1mA 时可认为LD工作电流稳定在设定值范围内)。MCU控制单元5实时通过LD电流监测7、LD电压监测8在线监测外部器件激光器的工作电流及LD两端电压,如果外部器件激光器两端电压超出设定值或外部器件激光器的工作电流失控,MCU控制单元5立即关断TEC驱动源1、LD驱动源6,并告警显示故障原因。
[0083] 本发明提出一种带制冷激光器驱动控制装置,由TEC驱动源1、TEC电流监测电路2、TEC电压监测电路3、温度监测电路4、MCU控制单元5、LD驱动源6、LD电流监测电路7、LD电压监测电路8、PD偏置源9、PD电流监测电路10、PD电压监测电路11、电信号输入输出接口12组成。
[0084] 其连接关系是:
[0085] MCU控制单元5分别与TEC驱动源1、LD驱动源6、TEC电流监测电路2 、TEC电压监测电路3 、温度监测电路4 、LD电流监测电路7 、LD电压监测电路8 、PD偏置源9 、PD电流监测电路10、PD电压监测电路11相连,提供控制信号给TEC驱动源1、LD驱动源6,同时MCU控制单元5分别接收来自TEC电压监测电路3、温度监测电路4 、LD电流监测电路7 、LD电压监测电路8 、PD电流监测电路10、PD电压监测电路11的信息。
[0086] TEC驱动源1同TEC电流监测电路2、TEC电压监测电路3、MCU控制单元5、电信号输入输出接口12相连,TEC驱动源1接收来自MCU控制单元5的控制信息, TEC驱动源1输出制冷电流并通过输出电信号输入输出接口12的连接将制冷电流输出给外部器件,TEC驱动源1接收来自TEC电流监测电路2的回路电流,同时TEC驱动源1将输出的电压信息传给TEC电压监测电路3。
[0087] TEC电流监测电路2同电信号输入输出接口12、TEC驱动源1、MCU控制单元5相连,监测来自电信号输入输出接口12的电流信息,处理后反馈给MCU控制单元5。
[0088] TEC电压监测电路3同TEC驱动源1、MCU控制单元5相连,监测TEC驱动源1的输出电压,并将处理结果反馈给MCU控制单元5。
[0089] 温度监测电路4同电信号输入输出接口12、MCU控制单元5相连,监测来自电信号输入输出接口12的外部温度传感器信息,处理后反馈MCU控制单元5。
[0090] LD驱动源6分别与电信号输入输出接口12、LD电流监测电路7、LD电压监测电路8、MCU控制单元5相连,LD驱动源6接收来自MCU控制单元5的控制信号,LD驱动源6输出激光器的驱动电流并通过电信号输入输出接口12输出给相连的外部待测激光器,LD驱动源6接收来自LD电流监测电路7的回路电流,同时LD驱动源6将输出的电压信息传给LD电压监测电路8。
[0091] LD电流监测电路7同电信号输入输出接口12、LD驱动源6、MCU控制单元5相连,监测来自电信号输入输出接口12的电流信息,处理后反馈给MCU控制单元5。
[0092] LD电压监测电路8同LD驱动源6、MCU控制单元5相连,监测LD驱动源6的输出电压,并将处理结果反馈给MCU控制单元5。
[0093] PD偏置源9分别于MCU控制单元5、电信号输入输出接口12、PD电流监测电路10、PD电压监测电路11相连,MCU控制单元5控制PD偏置源9输出偏置电压,通过输出电信号输入输出接口12输出激光器偏置电压,接收来PD电流监测电路10的回路电流,同时将输出的电压信息传给PD电压监测电路11。
[0094] PD电流监测电路10同电信号输入输出接口12、PD偏置源9、MCU控制单元5相连,监测来自电信号输入输出接口12的电流信息,处理后反馈给MCU控制单元5。
[0095] PD电压监测电路11同PD偏置源9、电信号输入输出接口12、MCU控制单元5相连,监测来自电信号输入输出接口12的电压信息,并将处理结果反馈给MCU控制单元5。
[0096] 电信号输入输出接口12同TEC驱动源1、TEC电流监测电路2 、温度监测电路4、LD驱动源6 、LD电流监测电路7 、PD偏置源9 、PD电流监测电路10 、PD电压监测电路11相连,电信号输入输出接口12它提供本装置同外部待测光器件管脚的硬件连接,将外部器件的管脚同电信号输入输出接口12相连是进行连线测试和功能测试的前提条件,本接口是本装置对外待测器件的接口。
[0097] 该带制冷激光器驱动控制装置中,TEC驱动源1、LD驱动源6由MCU控制单元5独立控制,装置上电时,TEC驱动源1、LD驱动源6处于硬件断电状态,其电源由MCU控制单元5对通过电信号输入输出接口12与该装置相连的带制冷激光器进行各项硬件连接参数检测完成后依次打开。
[0098] 带制冷激光器驱动控制装置上电后,MCU控制单元5首先依次对通过电信号输入输出接口12连接该装置的带制冷激光器,进行硬件连线检测、内部器件状态检测、温度监测电路4、PD电流检测电路10、LD驱动源6电路、TEC驱动源1电路、TEC电流监测电路2、TEC电压监测电路3、LD电流监测电路7、LD电压监测电路8等是否正常工作,以上电路检测出任意故障则禁止TEC驱动源1、LD驱动源6工作,发出该通道告警指示并等待该通道人工检测复位后再次重复以上检测过程。
[0099] 如果MCU控制单元5上电检测各电路工作正常,则MCU处理器将首先控制打开TEC驱动源1使其工作,MCU控制单元5根据温度监测电路4反馈回的值控制TEC驱动源1缓慢加载制冷电流,使带制冷激光器内温度到达设定温度并稳定控制,以避免在高温时启动激光器时,激光器管芯快速发热而制冷器来不及反应从而损坏激光器的情况发生。
[0100] 在激光器内部温度稳定在设定值后,MCU控制单元5打开LD驱动源6并控制其缓慢给激光器加载驱动电流到设定值,或根据PD电流监测电路10的反馈值来控制LD驱动源6输出恰当的工作电流,使激光器输出光功率稳定在设定值。
[0101] 在TEC驱动源1、LD驱动源6工作的同时,MCU控制单元5将随时通过TEC电流监测电路2、TEC电压监测电路3、温度监测电路4、LD电流监测电路7、LD电压监测电路8、PD电流监测电路10、PD电压监测电路11的反馈值来在线监测激光器的管脚连接状态、激光器内部热敏电阻、制冷器等电阻元件状态,发现故障后随时控制断开TEC驱动源1、LD驱动源6的输出,发出该通道告警指示并等待该通道人工检测复位后再次重复以上检测过程。
[0102] 所述的TEC驱动源1为常用驱动源,可选用能够由MCU控制器控制制冷电流输出大小及方向的电路实现,通常也可采用MAX8521芯片来实现对TEC驱动。
[0103] 所述的TEC电流监测电路2中,可在TEC电流回路中串入一个0.1欧姆功率电阻,通过检测电阻两端电压方式换算出电流大小,TEC电流监测电路2可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电流的差分输入监测。
[0104] 所述的TEC电压监测电路3可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电压的差分输入监测。
[0105] 所述的温度监测电路4加载一个恒流源给外部热敏电阻,通过差分输入方式检测热敏电阻两端电压,换算出热敏电阻的当前电阻,再根据热敏电阻的温度-电阻特性曲线换算出温度值。
[0106] 所述的MCU控制单元5为常用MCU控制器,可采用带ADC端口的MCU芯片如ADCU7023来实现。
[0107] 所述的LD驱动源6为常用驱动源,可选用能够由MCU控制调整输出激光器驱动电流大小的硬件电路来实现,通常可以采用对MOSFET管的压控来实现对激光器驱动电流大小的调整。
[0108] 所述的LD电流监测电路7中,由于LD电流通常校小,可在LD电流回路中串入一个10欧姆电阻,通过检测电阻两端电压方式换算出电流大小,可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电流的差分输入监测。
[0109] 所述的LD电压监测电路8可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电压的差分输入监测。
[0110] 所述的PD偏置源9可选用线性源转换芯片LT1931芯片来实现提供反偏-5V电压。
[0111] 所述的PD电流监测电路10中,由于PD电流通常非常小,可在PD电流回路中串入一个较大的1000欧姆电阻,通过检测电阻两端电压方式换算出PD电流大小,可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电流的差分输入监测。
[0112] 所述的LD电压监测电路8可选用高精度轨对轨运放MAX4476芯片来实现对电压的差分输入监测。
[0113] 所述的电信号输入输出接口12为同外部设备连接的线路连线器,将多通道驱动源的各通道输入输出同外部设备连接,可采用DB9连接器。
[0114] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。