一种快速响应的高精度APC控制电路和方法
技术领域
本发明涉及APC控制技术领域，特别涉及一种快速响应的高精度APC控制电路和方法。
背景技术
在对激光器输出电压时，线路会造成信号失真，激光器所工作的光功率可能会和输出端输出的功率不同，因此需要对激光器的工作状态进行实时检测和调节，使得激光器的工作光功率能与输出端输出的功率相同，从而激光器能够工作在锁定状态，以输出稳定的光功率。
发明内容
本发明的目的提出一种能实时检测和调节激光器工作光功率的方案，提供一种快速响应的高精度APC控制电路和方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种快速响应的高精度APC控制电路，使激光器输出稳定的光功率，包括DAC控制器、MPD反馈电路、积分控制器、压控电流源，其中：
DAC控制器，用于向激光器输出初始电压，并将该初始电压作为目标光功率信号设置于积分控制器中；所述激光器配对有PD受光器，用于向MPD反馈电路反馈激光器的监控电流；
MPD反馈电路，用于将PD受光器反馈的所述监控电流转换为监控电压信号，并将该监控电压信号发送至积分控制器；
积分控制器，用于接收MPD反馈电路发送的监控电压信号，并将所述监控电压信号与DAC控制器设置的目标光功率信号进行比较，判断激光器的工作光功率是否达到目标光功率，为使整个APC控制电路工作在锁定状态，从而对压控电流源的电压进行调节；
压控电流源，根据积分控制器的调节电压，改变流经激光器的电流，从而对激光器的工作光功率进行调节，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
更进一步地，所述积分控制器包括运算器U1，所述运算器U1的反向输入端接入DAC控制器输出的初始电压，运算器U1的正向输入端接入MPD反馈电路转换的监控电压信号；所述运算器U1将监控电压信号与DAC控制器设置的目标光功率信号进行比较，判断激光器是否工作锁定状态，从而对压控电流源的电压进行调节。
更进一步地，所述压控电流源包括限流电阻R1、MOSFET管D1，所述限流电阻R1的一端与所述运算器U1的输出端连接，限流电阻R1的另一端与MOSFET管D1的基极连接；所述运算器U1通过限流电阻R1对MOSFET管D1的基极电压进行调节，从而MOSFET管D1调节输出至激光器的电压，使激光器的工作光功率改变，让激光器能够工作在锁定状态。
更进一步地，所述MPD反馈电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4，所述PD受光器的输出端分别与三极管Q1、三极管Q2连接，所述三极管Q2分别与三极管Q3、三极管Q4连接，所述三极管Q4的输出端与所述运算器U1的正向输入端连接。
一种快速响应的高精度APC控制方法，包括以下步骤：
DAC控制器向激光器输出初始电压；
MPD反馈电路将激光器的监控电压信号反馈至积分控制器；
积分控制器将DAC控制器设置的目标光功率信号和MPD反馈电路反馈的监控电压信号进行比较，计算出对压控电流源的调节策略；
压控电流源根据积分控制器的调节策略对激光器的工作光功率进行调节，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
更进一步地，所述DAC控制器向激光器输出初始电压的步骤，包括：
DAC控制器向激光器输出初始电压，并将该初始电压作为目标光功率信号设置于积分控制器中；
所述目标光功率为能使激光器工作在锁定状态的功率。
更进一步地，所述MPD反馈电路将激光器的监控电压信号反馈至积分控制器的步骤，包括：
与激光器配对的PD受光器将激光器的监控电流反馈至MPD反馈电路；
MPD反馈电路将PD受光器反馈的监控电流转换为监控电压信号，并将该监控电压信号通过运算器U1的正向输入端发送至运算器U1。
更进一步地，所述积分控制器将DAC控制器设置的目标光功率信号和MPD反馈电路反馈的监控电压信号进行比较，计算出对压控电流源的调节策略的步骤，包括：
所述运算器U1将DAC控制器设置的目标光功率信号和MPD反馈电压反馈的监控电压信号进行比较，判断激光器是否工作在锁定状态；若MPD反馈电路反馈的监控电压信号小于目标光功率信号，则运算器U1增加对MOSFET管D1输出的电压，使得MOSFET管D1的基极电压增大；若MPD反馈电路反馈的监控电压信号大于目标光功率信号，则运算器U1降低对MOSFET管D1输出的电压，使得MOSFET管D1的基极电压减小。
更进一步地，所述压控电流源根据积分控制器的调节策略对激光器的工作光功率进行调节，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率的步骤，包括：
若所述MOSFET管D1的基级电压增大，则激光器的工作光功率也增大，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率；若所述MOSFET管D1的基级电压减小，则激光器的工作光功率也减小，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
本发明带来的有益效果：
本发明首先使用DAC控制器向激光器输出一个初始电压，该初始电压为可以使激光器工作在锁定状态的理想电压，将其作为目标光功率信号设置于积分控制器中，但在电压输送过程中，线路会造成信号失真，最终到达激光器的电压即有可能与初始电压不相同，因此使用MPD反馈电路将PD受光器实时感应的激光器的监控电流转换为监控电压信号后发送至积分控制器，积分控制器将目标光功率与MPD反馈电路反馈的监控电压信号进行比较，若激光器的工作电压与初始电压不相同，则积分控制器调控压控电流源的电压，进而压控电流源调节激光器的工作光功率，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率，实现对激光器进行APC控制。本发明对激光器的工作光功率进行实时采集和监测，若激光器的工作功率与理想的目标光功率不相等，则及时对激光器的工作光功率进行调节，达到激光器能够输出稳定光功率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明积分控制器、压控电流源、激光器电路原理图；
图2为本发明MPD反馈电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种快速响应的高精度APC控制电路，目的是使激光器能够输出稳定的光功率，包括DAC控制器、MPD反馈电路、积分控制器、压控电流源，其中：
DAC控制器用于向激光器输出初始电压，并将该初始电压作为目标光功率信号设置与积分控制器中。
所述激光器配对有PD受光器，用于向MPD反馈电路反馈激光器的监控电流，所述PD受光器感应激光器发射的激光，从而转换为激光器的工作电流，本方案将PD受光器采集的激光器的工作电流称为激光器的监控电流。
如图2所示，MPD反馈电路包括包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4，所述PD受光器的输出端分别与三极管Q1、三极管Q2连接，所述三极管Q2分别与三极管Q3、三极管Q4连接，所述三极管Q4的输出端与所述积分控制器的输入端连接。所述MPD反馈电路接入PD受光器反馈的激光器的监控电流，并将该监控电流转换为监控电压信号后，反馈至积分控制器。
积分控制器包括运算器U1，所述运算器U1的反向输入端接入DAC控制器输出的初始电压，运算器U1的正向输入端接入MPD反馈电路转换的监控电压信号；所述运算器U1将监控电压信号与DAC控制器设置的目标光功率信号进行比较，判断激光器的工作光功率是否达到目标光功率，为使整个APC控制电路工作在锁定状态，从而对压控电流源的电压进行调节。
压控电流源包括限流电阻R1、MOSFET管D1，所述限流电阻R1的一端与所述运算器U1的输出端连接，限流电阻R1的另一端与MOSFET管D1的基极连接；所述运算器U1通过限流电阻R1对MOSFET管D1的基极电压进行调节，改变流过MOSFET管D1的电流，从而MOSFET管D1调节输出至激光器的电压，改变流经激光器的电流，使激光器的工作光功率改变，让激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
综上所述，本发明首先使用DAC控制器向激光器输出一个初始电压，该初始电压为可以使激光器工作在锁定状态的理想电压，将其作为目标光功率信号设置于积分控制器中，但在电压输送过程中，线路会造成信号失真，最终到达激光器的电压即有可能与初始电压不相同，因此使用MPD反馈电路将PD受光器实时感应的激光器的监控电流转换为监控电压信号后发送至积分控制器，积分控制器将目标光功率与MPD反馈电路反馈的监控电压信号进行比较，若激光器的工作电压与初始电压不相同，则积分控制器调控压控电流源的电压，进而压控电流源调节激光器的工作光功率，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率，实现对激光器进行APC控制。
基于上述APC控制电路，本发明还提出一种快速响应的高精度APC控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：DAC控制器向激光器输出初始电压。
DAC控制器向激光器输出初始电压，并将该初始电压作为目标光功率信号设置于积分控制器中，用于与MPD反馈电路反馈的激光器的监控电压信号进行比较。所述目标光功率为能使激光器工作在锁定状态的功率。
步骤S2：MPD反馈电路将激光器的监控电压信号反馈至积分控制器。
与激光器配对的PD受光器将激光器的监控电流反馈至MPD反馈电路；MPD反馈电路将PD受光器反馈的监控电流转换为监控电压信号，并将该监控电压信号通过运算器U1的正向输入端发送至运算器U1。
步骤S3：积分控制器将DAC控制器设置的目标光功率信号和MPD反馈电路反馈的监控电压信号进行比较，计算出对压控电流源的调节策略。
所述运算器U1将DAC控制器设置的目标光功率信号和MPD反馈电压反馈的监控电压信号进行比较，判断激光器是否工作在锁定状态。当MPD反馈电路反馈的监控电压信号与目标光功率信号不相同时，则说明激光器没有工作在锁定状态。
若MPD反馈电路反馈的监控电压信号小于目标光功率信号，则运算器U1增加对MOSFET管D1输出的电压，使得MOSFET管D1的基极电压增大，从而增大流经MOSFET管D1的电流；若MPD反馈电路反馈的监控电压信号大于目标光功率信号，则运算器U1降低对MOSFET管D1输出的电压，使得MOSFET管D1的基极电压减小，从而减小流经MOSFET管D1的电流。
步骤S4：压控电流源根据积分控制器的调节策略对激光器的工作光功率进行调节，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
若所述MOSFET管D1的基级电压增大，则从MOSFET管D1输出至激光器的工作光功率也增大，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率；若所述MOSFET管D1的基级电压减小，则从MOSFET管D1输出至激光器的工作光功率也减小，使得激光器能够工作在锁定状态，从而输出稳定的光功率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
