一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路制造技術

本發明專利技術提出一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，包括激光二極管的高壓發生電路和驅動電路，高壓發生電路為驅動電路提供高壓源；驅動電路用印制電路板方式實現，電流放大芯片和開關MOS管之間的距離盡量大，從激光二極管接地腳與開關MOS管的源級之間通過長且細的連線連接；開關MOS管、激光二極管、第一電容、第二電容之間的連線距離盡量短。本發明專利技術實現高重頻窄脈沖激光的發射，有效提高激光測距的作用距離和精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光測量領域，具體涉及一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，應用于激光雷達汽車智能防撞、城市建筑和規劃、激光近炸引信、激光主動制導等領域。
技術介紹
脈沖式激光測量采用激光器作為光源，以激光作為載波，根據飛行時間原理，通過檢測激光發射脈沖與激光回波脈沖之間的時間差來測量距離，具備結構簡單，價格低廉，可靠性高，抗干擾性能強，不需要合作目標等優點，在民用和軍事上得到了廣泛應用。實現激光的高重頻、窄脈沖是提高脈沖激光測距的作用距離、動態探測精度和抗干擾能力的重要手段。基于激光二極管設計脈沖激光的發射電路，電路結構簡單，理論較健全，但是，激光二極管受激光器半導體特性和驅動電路分布電感、分布電容的影響，要得到震蕩少、峰值功率高的窄脈沖波形很困難；再者，電路中MOS管需要150V高壓產生大電流對電容進行充放電，電路布局時的走線上會產生很大的電壓降，消耗大部分的功率，以致在激光二極管上的壓降減小，峰值功率降低，需對電路進行特有的布局。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于提供一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，實現高重頻窄脈沖激光的發射，有效提高激光測距的作用距離和精度。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，包括激光二極管的高壓發生電路和驅動電路，高壓發生電路為驅動電路提供高壓源。進一步，高壓發生電路包括開關三極管、第一電感、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第二二極管、第三二極管；其中，第三電阻的第一端與外部電壓源相連，其第二端與第一電感的第一端相連；第一電感的第二端與開關三極管的集電極相連；開關二極管的基級與第四電阻串聯后接前端提供的控制信號，開關二極管的發射級接地；第三電容的第一端和第四電容的第一端分別接在三電阻的兩端，第三電容的第二端和第四電容的第二端均接地；第二二極管的第一端與開關二極管的集電極相連，其第二端與第五電阻相連；第三二極管的第一端與開關二極管的集電極相連，其第二端接地；第五電容的第一端與第二二極管的第二端相連，其第二端連接地；第五電阻的第二端與第六電容的第一端相連后作為高壓源提供給驅動電路；第六電容的第二端接地。進一步，驅動電路包括電流放大芯片、開關MOS管、激光二極管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容；其中，電流放大芯片的兩個電源腳相連后接外部電壓源；電流放大芯片的信號輸入腳接前端送入的高重頻窄脈沖驅動信號，電流放大芯片的兩個接地腳相連后一并接地，電流放大芯片的兩個輸出腳相連一并接第一電阻的第一端；第一電阻的第二端與開關MOS管的柵極相連，開關MOS管的漏極與第二電阻的第二端相連，開關MOS管的源級接地；第二電阻的第一端與高壓發生電路的高壓源相連；第一電容與第二電容并聯后，一端與開關MOS管的漏極相連，另一端與激光二極管的負端相連；激光二極管的正端接地。進一步，驅動電路用印制電路板方式實現，印制電路板中包括第一接插件、第二接插件；激光二極管、第二電阻布置在印制電路板的底層；第一接插件、第二接插件、第一電阻、開關MOS管布置在印制電路板的頂層；第一接插件的第一管腳接高重頻窄脈沖驅動信號，第二管腳接地；第二接插件的第一管腳接高壓發生電路的高壓源，第二管腳接地。進一步，在驅動電路布線中，電流放大芯片和開關MOS管之間的距離盡量大，從激光二極管接地腳與開關MOS管的源級之間通過長且細的連線連接；開關MOS管、激光二極管、第一電容、第二電容之間的連線距離盡量短本專利技術與現有技術相比，其顯著優點在于，應用MOS管作為開關器件，開關時間短，瞬間產生電流大，激光二極管發射出的脈沖激光瞬時功率強，且由于在PCB板電路布局時，充分考慮走線的寄生電感和電容效應，對驅動電路進行合理布局，減少了激光二極管發射出的波形震蕩，從而有效提高激光測距的作用距離和精度。附圖說明圖1是本專利技術基于光電二極管的脈沖發射電路中的高壓發生電路。圖2是本專利技術基于光電二極管的脈沖發射電路中的驅動電路。圖3是圖2所示電路的PCB版圖。圖4為本專利技術基于光電二極管的脈沖發射電路的實測波形圖。具體實施方式容易理解，依據本專利技術的技術方案，在不變更本專利技術的實質精神的情況下，本領域的一般技術人員可以想象出本專利技術基于光電二極管的脈沖發射電路的多種實施方式。因此，以下具體實施方式和附圖僅是對本專利技術的技術方案的示例性說明，而不應當視為本專利技術的全部或者視為對本專利技術技術方案的限制或限定。以激光二極管SPLPL90_3為例，本專利技術所述脈沖激光發射電路，包括激光二極管SPLPL90_3的高壓發生電路和驅動電路，高壓發生電路為驅動電路提供高壓源。結合圖1，激光二極管SPLPL90_3的高壓發生電路包括外部電壓源VCC、開關三極管Q2(ZTX497)、第一電感L1、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第二二極管D2、第三二極管D3；其中，第三電阻R3的第一端與外部電壓源VCC相連，第二端與第一電感L1的第一端相連，第一電感L1的第二端與開關三極管Q2的集電極相連，開關二極管Q2的基級與第四電阻R4串聯后接前端提供的10KHz的控制信號，開關二極管Q3的發射級接地，第三電容C3的第一端和第四電容C4的第一端分別接在三電阻R3的兩端，第三電容C3的第二端和第四電容C4的第二端均接地，第二二極管D2的第一端與開關二極管Q2的集電極相連，第二端與第五電阻R5相連，第三二極管D3的第一端與開關二極管Q2的集電極相連，第二端接地，第五電容C5的第一端與第二二極管D2的第二端相連，第二端連接地，第五電阻R5的第二端與第六電容C6的第一端相連后作為高壓源HV提供給驅動電路；第六電容C6的第二端接地。10KHz的方波控制開關三極管Q2的開斷，在三極管Q2斷開期間，電源電壓給儲能電感充電，三極管Q2閉合期間，儲能電感瞬間放電產生高壓，高壓被存放在儲能電容中，通過負載取出，由此產生150V的高壓。結合圖2，激光二極管SPLPL90_3的驅動電路包括外部電壓源VCC、高壓源HV、電流放大芯片U1(MIC4452)、開關MOS管Q1(IRF644)、激光二極管D1(SPLPL90_3)、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2；其中，電流放大芯片U1的兩個電源腳VS相連后接外部電壓源VCC，電流放大芯片U1的信號輸入腳IN接前端送入的高重頻窄脈沖(50KHz、40ns)驅動信號，電流放大芯片U1的兩個接地腳GND相連并且一并接地端，電流放大芯片U1的兩個輸出腳OUT相連并且一并接到第一電阻R1的第一端，第一電阻R1的第二端與開關MOS管Q1的柵極相連，開關MOS管Q1的漏極與第二電阻R2的第二端相連，開關MOS管Q1的源級接地，第二電阻R2的第一端與高壓源HV相連，第一電容C1與第二電容C2并聯后，一端與開關MOS管的漏極相連，另一端與激光二極管SPLPL90_3的負端相連，激光二極管SPLPL90_3的正端接地。在激光二極管SPLPL90_3的驅動電路中，高重頻窄脈沖的驅動信號通過電流放大芯片U1進行電流放大，放大后的信號輸入到開關MOS管Q1的柵極，用于控制開關MOS管Q1的開斷，在開關MOS管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，其特征在于，包括激光二極管的高壓發生電路和驅動電路，高壓發生電路為驅動電路提供高壓源。

【技術特征摘要】
1.一種基于激光二極管的脈沖激光發射電路，其特征在于，包括激光二極管的高壓發生電路和驅動電路，高壓發生電路為驅動電路提供高壓源。2.如權利要求1所述基于激光二極管的脈沖激光發射電路，其特征在于，高壓發生電路包括開關三極管、第一電感、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第二二極管、第三二極管；其中，第三電阻的第一端與外部電壓源相連，其第二端與第一電感的第一端相連；第一電感的第二端與開關三極管的集電極相連；開關二極管的基級與第四電阻串聯后接前端提供的控制信號，開關二極管的發射級接地；第三電容的第一端和第四電容的第一端分別接在三電阻的兩端，第三電容的第二端和第四電容的第二端均接地；第二二極管的第一端與開關二極管的集電極相連，其第二端與第五電阻相連；第三二極管的第一端與開關二極管的集電極相連，其第二端接地；第五電容的第一端與第二二極管的第二端相連，其第二端連接地；第五電阻的第二端與第六電容的第一端相連后作為高壓源提供給驅動電路；第六電容的第二端接地。3.如權利要求1所述基于激光二極管的脈沖激光發射電路，其特征在于，驅動電路包括電流放大芯片、開關MOS管、激光二極管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容；其中，電流放大芯片的兩個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周玉蛟，任侃，孫愛娟，王飛，唐彥琴，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32