CN100587396C - 用于激光测距仪的半导体激光驱动装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，属于激光测距仪技术领域。它包括：半导体激光发射器、高速驱动回路、高速开关回路、计数开始信号取样回路，其特征在于高速驱动回路的输出端与高速开关回路的输入端相连接，高速开关回路的输出端与半导体激光发射器、计数开始信号取样回路的输入端相连接，使计数开始信号取样回路的信号直接从高速开关回路输出端耦合获得；高速驱动回路由高频三极管Q组成的高速MOS管驱动回路。本发明直接从高速开关回路输出端耦合获得计数/计时的开始信号，有效的减少了由于开始信号的误差而引起测距误差；另外，使使用本发明的激光测距仪测量精确度高，功耗低。
Description
技术领域
本发明属于激光测距仪技术领域，具体涉及一种用于激光测距仪的半导体激光驱动装置。
背景技术
脉冲激光测距仪是利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中，瞬时功率很大的特点，利用被测目标对脉冲激光的漫反射所到得的反射信号进行测距。而现有的激光发射驱动电路，如美国专利第5,612,779号揭露的发射电路等技术方案都存在以下弊病：
一.发射电压需很高，功耗大：如电路的所需的高压都在100-300V之间，而实际半导体激光发射二极管一般所需VF电压均只需10-15V，而其它的电压基本上都损耗在驱动开关元件以及线路上。由于激光发射驱动电路一般采用电池DC/DC转换升压后供电，电压越高转换效率越低，采用高耐压、高内阻的开关元件，不仅使电源电路和发射电路功耗大，发射上升延时间长，稳定性差，测距精度差，而且由于电压高，产生的发射脉冲对其它电路的辐射也增加，干扰也大，从而使整个产品的性能受到一定影响。
二.电路获得计数/计时的开始信号，及时性、稳定性差。现有电路一般计数/计时的开始信号都是取自于驱动开关元件前，由于开关元件都具有一定的延迟性。并且延迟的时间随环境温度和其它因素也并不是一致的，所以就会导致由于开始信号的误差而引起测距误差及稳定性。
发明内容
本发明的目的是要提供一种用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，为脉冲激光发射器提供功耗低，获取的计数/计时的开始信号及时性、稳定性好，测量精度高的半导体激光驱动装置。
上述的发明目的是通过以下技术方案实现的，一种用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，它包括：半导体激光发射器、高速驱动回路、高速开关回路、计数开始信号取样回路，其要点在于高速驱动回路的输出端与高速开关回路的输入端相连接，高速开关回路的输出端与半导体激光发射器、计数开始信号取样回路的输入端相连接，使计数开始信号取样回路的信号直接从高速开关回路输出端耦合获得。
上述的用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，其结构之一是所述高速驱动回路由高频三极管Q组成的高速MOS管驱动回路。
上述的用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，其结构之一是高速开关回路采用了低压降，低内阻，瞬间大电流与高速的场效应管M1作为纳秒开关元件。
本发明有益效果在于：
1、直接从高速开关回路输出端耦合获得计数/计时的开始信号，比较现有电路，避开了由于开关元件延时造成的误差与稳定性，有效的减少了由于开始信号的误差而引起测距误差。
2、测量精确度高：该电路采用了高频三极管组成的高速MOS管驱动回路，有效提高了驱动能力以及驱动速度，压缩了发射激光脉冲的上升时间，使得发射能量更集中，提高了测距仪的测量精度。
3、功耗低：电路采用了低压降、低内阻瞬间大电流与高速的场效应管作为纳秒开关元件，有效的提高了驱动性能，使得只需要15-20V的电源，就能达到激光二极管所需的脉冲电流，由于电压低，所以也降低了对其它电路的辐射，同时有效地降低了激光驱动装置的发射功耗。
附图说明
图1：本发明结构框图
图2：本发明的电路图
图1-2中，10-半导体激光发射器，11-高速驱动回路，12-高速开关回路，13-计数开始信号取样回路
具体实施方式
由图1-2所表示的是本发明一实施例，它配置在脉冲式激光测距仪内，该实施例它包括：半导体激光发射器10、高速驱动回路11、高速开关回路12、计数开始信号取样回路13；高速驱动回路11的输出端与高速开关回路12的输入端相连接，高速开关回路12的输出端与半导体激光发射器10、计数开始信号取样回路13的输入端相连接；半导体激光发射器10采用25W半导体脉冲激光二极管E2；高速驱动回路11由高频三极管Q1、Q2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1组成高速MOS管的驱动回路；高速开关回路12由场效应管M1、电阻R7、R9、二极管D1及电容C2组成，电阻R9能有效的减少放电过程中回路产生的振荡；计数开始信号取样回路13由电容C3及电阻R8组成。
本实施例电路工作过程如下：
高速驱动回路11当发射触发信号到来时，经高频三极管Q1、Q2组成的高速MOS管驱动回路提升驱动能力后，驱动高速开关回路12的高速场效应管M1快速打开，电容C2上的电荷通过高速场效应管M1、接地端、半导体激光发射器10的半导体脉冲激光二极管E2与电容C2回路高速放电，形成高峰值窄脉宽的电流脉冲，驱动半导体脉冲激光二极管E2发出窄脉冲激光；脉冲激光发射时，在电容C2与半导体脉冲激光二极管E2端对地会产生一负脉冲，通过计数开始信号取样回路13的电容C3的直接耦合以及电阻R8的限流，就能得到触发计数开始信号所需的触发脉冲，供后续计时或计数电路使用。
上述实施例应用于脉冲式激光测距仪中，为半导体脉冲激光二极管E2提供所需的脉冲电流，从而得到脉宽窄，上升沿快的电流脉冲，并且在获得光脉冲的同时获得了及时性、稳定性好的计数/计时开始信号，有效的提高测距仪的精度。并且电路通过分立的高频元件组成的MOS管驱动，以及采用参数为Vgs＝20V、Ids＝30-40A、Vds＝1V、tr＝1.9ns低压降、瞬间大电流与高速的场效应管M1作为纳秒开关元件，有效的提高了驱动性能，使得只需要20V电压的电源，就能达到激光二极管所需的脉冲电流，降低了对其它电路的辐射，同时大大地降低了激光驱动装置的发射功耗。
Claims (3)
1、一种用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，它包括：半导体激光发射器、高速驱动回路、高速开关回路、计数开始信号取样回路，其特征在于高速驱动回路的输出端与高速开关回路的输入端相连接，高速开关回路的输出端与半导体激光发射器、计数开始信号取样回路的输入端相连接，使计数开始信号取样回路的信号直接从高速开关回路输出端耦合获得。
2、根据权利要求1所述的用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，其特征在于所述高速驱动回路由高频三极管Q组成。
3、根据权利要求1或2所述的用于激光测距仪的半导体激光驱动装置，其特征在于高速开关回路采用了低压降，低内阻，瞬间大电流与高速的场效应管M1作为纳秒开关元件。
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