CN101764352B - 一种半导体激光器脉冲驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体激光器脉冲驱动电路，用于产生触发半导体激光器发光所需要的脉冲电流，包括半导体激光器触发电路；脉冲电流源电路，输入端与外接的触发脉冲相连，输出端与场效应管的栅极相连，根据输入的触发脉冲来控制场效应管的开启与导通；其特征在于：所述脉冲电流源电路包括滤波电路；微分电路；电路源电路，与现有技术相比，本发明的优点在于：在外接的触发脉冲没有触发信号情况下，电路源电路中第四三极管、第六三极管处于导通状态，场效应管处于截止状态，而一旦外接的触发脉冲有触发信号，微分电路立即把触发信号叠加到电路源电路，并驱动场效应管导通，使积聚在储能电容上的电荷迅速放电，从而产生半导体激光器所需要的脉冲电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体激光器脉冲驱动电路。
背景技术
随着光纤传感技术的发展和广泛应用，人们对窄脉冲大电流的半导体激光器驱动电路的设计指标要求越来越高。传统的半导体激光器脉冲驱动电路的设计原理是利用同步信号触发大功率晶体管通断以控制光脉冲触发频率，并通过选择不同的储能电容的大小控制半导体激光器的输出光脉冲宽度，这种电路设计一般都存在反应时间慢、脉冲宽度大、驱动电流小的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种反应时间快、脉冲宽度窄、驱动电流大的半导体激光器脉冲驱动电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该半导体激光器脉冲驱动电路，用于产生触发半导体激光器发光所需要的脉冲电流，包括
半导体激光器触发电路，该半导体激光器触发电路包括储能电容、保护电阻、场效应管，场效应管的漏极与储能电容的第一端，储能电容的第一端还与保护电阻的第一端相连，保护电阻的第二端与第一恒流充电电源相连，场效应管的源极接地；储能电容的第二端与半导体激光器的负极相连，半导体激光器的正极接地；
脉冲电流源电路，输入端与外接的触发脉冲相连，输出端与场效应管的栅极相连，根据输入的触发脉冲来控制场效应管的开启与导通；
其特征在于：所述脉冲电流源电路包括
滤波电路，其输入端与第二恒流充电电源相连，用于滤除第二恒流充电电源的高频噪声；
微分电路，其输入端与外接的触发脉冲相连，用于将外接的触发脉冲转变称宽度固定的脉冲；
电路源电路，包括第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容，其中第一电阻、第二电阻、第一电容的第一端均与滤波电路的输出端相连，第一电阻、第一电容的第二端均与第二三极管的发射极相连，第二三极管的集电极与第三电阻的第一端相连，第三电阻的第二端接地；第二三极管的基极与第五三极管的基极相连，第二电阻的第一端与滤波电路的输出端相连，第二电阻的第二端与第五三极管的发射极相连，第五三极管的集电极与第四电阻的第一端相连，第四电阻的第二端与第三三极管的集电极相连，第三三极管的发射极接地，第三三极管的基极与微分电路的输出端相连；第五电阻的第一端与第二三极管的基极相连，第五电阻的第二端接地；第四三极管、第六三极管的基极均与第二三极管的集电极相连，第四三极管、第六三极管的集电极均与滤波电路的输出端相连，第四三极管、第六三极管的发射极相连后与第六电阻的第一端相连，第六电阻的第二端接地；第四三极管、第六三极管的发射极相连后作为电路源电路的输出端与所述场效应管的栅极相连。
所述滤波电路包括第六电容、第二电容、第八电容、电感，其中第六电容的第一端与第二恒流充电电源相连，第六电容的第二端接地，电感的第一端也与第二恒流充电电源相连，电感的第二端与第二电容的第一端相连，第二电容的第二端接地；第八电容的第一端与电感的第二端相连，第八电容的第二端接地，电感的第二端为该滤波电路的输出端。
所述微分电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第七电容，其中第八电阻、第九电阻的第一端均与外接的触发脉冲相连，第八电阻的第二端与第七电容的第一端相连，第七电容第二端与第七电阻的第一端相连，第七电阻的第二端、第九电阻的第二端均接地；第七电容第二端为微分电路的输出端。
所述半导体激光器触发电路还包括第一二极管、第二二极管、第十电阻、第十一电阻，其中第一二极管的正极与储能电容的第二端相连，第一二极管的负极与第十电阻的第一端相连，第十电阻的第二端接地；第二二极管的负极与保护电阻的第一端相连，第二二极管的正极与第十一电阻的第一端相连，第十一电阻的第二端接地。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、在外接的触发脉冲没有触发信号情况下，电路源电路中第四三极管、第六三极管处于导通状态，场效应管处于截止状态，而一旦外接的触发脉冲有触发信号，微分电路立即把触发信号叠加到电路源电路，并驱动场效应管导通，使积聚在储能电容上的电荷迅速放电，从而产生半导体激光器所需要的脉冲电流；
2、本发明中利用电路源电路驱动场效应管导通，利用相互并联的第四三极管、第六三极管，主要起到增加驱动电流的作用；
3、本发明的电路源电路中第三三极管关断的情况下，提供电流使得第四三极管、第六三极管处于完全导通状态，并且给场效应管提供一个电压，并确保这个电压小于效应管的导通电压；该方法使得第四三极管、第六三极管始终处于最佳工作状态，节省了第四三极管、第六三极管的启动时间，使得外接的触发脉冲的线性度失真最小(在三极管及其他IC的启动瞬间，还没有进入正常工作状态，波形必然会失真)；
附图说明
图1为本发明实施例中半导体激光器脉冲驱动电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示的半导体激光器脉冲驱动电路，包括半导体激光器触发电路1和脉冲电流源电路，而脉冲电流源电路又包括滤波电路21、微分电路22、电路源电路23。
其中半导体激光器触发电路1包括储能电容C9、保护电阻R14、场效应管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第十电阻R10、第十一电阻R11，场效应管Q1的漏极与储能电容C9的第一端，储能电容C9的第一端还与保护电阻R14的第一端相连，保护电阻R14的第二端与第一恒流充电电源VCC1相连，本实施例中第一恒流充电电源VCC1为+100V，用于给储能电容C9充电储能；场效应管Q1的源极接地；储能电容C9的第二端与半导体激光器LD的负极相连，半导体激光器LD的正极接地；第一二极管D1的正极与储能电容C9的第二端相连，第一二极管D1的负极与第十电阻R10的第一端相连，第十电阻R10的第二端接地；第二二极管D2的负极与保护电阻R14的第一端相连，第二二极管D2的正极与第十一电阻R11的第一端相连，第十一电阻R11的第二端接地。
滤波电路21包括第六电容C6、第二电容C2、第八电容C8、电感L2，其中第六电容C6的第一端与第二恒流充电电源VCC2相连，第六电容C6的第二端接地，电感L2的第一端也与第二恒流充电电源VCC2相连，电感L2的第二端与第二电容C2的第一端相连，第二电容C2的第二端接地；第八电容C8的第一端与电感L2的第二端相连，第八电容C8的第二端接地，电感L2的第二端为该滤波电路的输出端。本实施例中第二恒流充电电源VCC2为+25V，为电路源电路23中的三极管供电，还能滤除+25V电源的高频噪声。
微分电路22包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第七电容C7，其中第八电阻R8、第九电阻R9的第一端均与外接的触发脉冲TRIG相连，第八电阻R8的第二端与第七电容C7的第一端相连，第七电容C7第二端与第七电阻R7的第一端相连，第七电阻R7的第二端、第九电阻R9的第二端均接地；第七电容C7第二端为微分电路的输出端。本实施例中外接的触发脉冲TRIG可以为10KHZ的方波脉冲，该微分电路能把宽度较宽的触发脉冲TRIG转变为宽度固定为15ns的窄脉冲；同时第七电阻R7、第七电容C7可滤除尖脉冲的干扰。
电路源电路23包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1，其中第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1的第一端均与滤波电路的输出端相连，第一电阻R1、第一电容C1的第二端均与第二三极管Q2的发射极相连，第二三极管Q2的集电极与第三电阻R3的第一端相连，第三电阻R3的第二端接地；第二三极管Q2的基极与第五三极管Q5的基极相连，第二电阻R2的第一端与滤波电路的输出端相连，第二电阻R2的第二端与第五三极管Q5的发射极相连，第五三极管Q5的集电极与第四电阻R4的第一端相连，第四电阻R4的第二端与第三三极管Q3的集电极相连，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的基极与微分电路的输出端相连；第五电阻R5的第一端与第二三极管Q2的基极相连，第五电阻R5的第二端接地；第四三极管Q4、第六三极管Q6的基极均与第二三极管Q2的集电极相连，第四三极管Q4、第六三极管Q6的集电极均与滤波电路的输出端相连，第四三极管Q4、第六三极管Q6的发射极相连后与第六电阻R6的第一端相连，第六电阻R6的第二端接地；第四三极管Q4、第六三极管Q6的发射极相连后作为电路源电路的输出端与所述场效应管Q1的栅极相连。本实施例中，第二三极管Q2和第五三极管Q5为相同规格的PNP型三极管。
在外接的触发脉冲TRIG没有触发信号的情况下，第一恒流充电电源VCC1经过保护电阻R14给储能电容C9充电。这时，第三三极管Q3处于截止状态(G点截止，相当于断开)。因第二二极管Q2与第五二极管Q5为相同规格的三极管，并且两个三极管的基极相连，因此，附图1中A点电压VA等于B点电压VB。因基极电流较小，所以I2＝I3。D点电压VD可使得第四三极管Q4、第六三极管Q6处于导通状态，因第四三极管Q4、第六三极管Q6为射极跟随电路，则这时加到场效应管Q1两端VGS的电压会小于其导通，所以这时场效应管Q1不会导通；该方法使得Q4、Q6始终处于最佳工作状态，节省了Q4、Q6的启动时间，使得触发脉冲(波形)的线性度失真最小(在三极管及其他IC的启动瞬间，还没有进入正常工作状态，波形必然会失真)。
在外接的触发脉冲TRIG有触发脉冲时，到达第三三极管Q3基极的是一个脉冲宽度为15ns的脉冲信号，这个脉冲信号在高电平时使Q3导通，增加I3的电流到足够使得E点电压VE的电平高于场效应管Q1的导通电压，从而立即导通Q1，使积聚在储能电容C9上的电荷迅速放电，从而产生半导体激光器所需要的脉冲电流。
Claims (4)
1.一种半导体激光器脉冲驱动电路，用于产生触发半导体激光器(LD)发光所需要的脉冲电流，包括
半导体激光器触发电路，该半导体激光器触发电路包括储能电容(C9)、保护电阻(R14)、场效应管(Q1)，场效应管(Q1)的漏极与储能电容(C9)的第一端相连，储能电容(C9)的第一端还与保护电阻(R14)的第一端相连，保护电阻(R14)的第二端与第一恒流充电电源(VCC1)相连，场效应管(Q1)的源极接地；储能电容(C9)的第二端与半导体激光器(LD)的负极相连，半导体激光器(LD)的正极接地；
脉冲电流源电路，输入端与外接的触发脉冲相连，输出端与场效应管(Q1)的栅极相连，根据输入的触发脉冲来控制场效应管(Q1)的开启与导通；
其特征在于：所述脉冲电流源电路包括
滤波电路，其输入端与第二恒流充电电源(VCC2)相连，用于滤除第二恒流充电电源(VCC2)的高频噪声；
微分电路，其输入端与外接的触发脉冲相连，用于将外接的触发脉冲转变称宽度固定的脉冲；
电路源电路，包括第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)、第四三极管(Q4)、第五三极管(Q5)、第六三极管(Q6)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第一电容(C1)，其中第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)的第一端均与滤波电路的输出端相连，第一电阻(R1)、第一电容(C1)的第二端均与第二三极管(Q2)的发射极相连，第二三极管(Q2)的集电极与第三电阻(R3)的第一端相连，第三电阻(R3)的第二端接地；第二三极管(Q2)的基极与第五三极管(Q5)的基极相连，第二电阻(R2)的第一端与滤波电路的输出端相连，第二电阻(R2)的第二端与第五三极管(Q5)的发射极相连，第五三极管(Q5)的集电极与第四电阻(R4)的第一端相连，第四电阻(R4)的第二端与第三三极管(Q3)的集电极相连，第三三极管(Q3)的发射极接地，第三三极管(Q3)的基极与微分电路的输出端相连；第五电阻(R5)的第一端与第二三极管(Q2)的基极相连，第五电阻(R5)的第二端接地；第四三极管(Q4)、第六三极管(Q6)的基极均与第二三极管(Q2)的集电极相连，第四三极管(Q4)、第六三极管(Q6)的集电极均与滤波电路的输出端相连，第四三极管(Q4)、第六三极管(Q6)的发射极相连后与第六电阻(R6)的第一端相连，第六电阻(R6)的第二端接地；第四三极管(Q4)、第六三极管(Q6)的发射极相连后作为电路源电路的输出端与所述场效应管(Q1)的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器脉冲驱动电路，其特征在于：所述滤波电路包括第六电容(C6)、第二电容(C2)、第八电容(C8)、电感(L2)，其中第六电容(C6)的第一端与第二恒流充电电源(VCC2)相连，第六电容(C6)的第二端接地，电感(L2)的第一端也与第二恒流充电电源(VCC2)相连，电感(L2)的第二端与第二电容(C2)的第一端相连，第二电容(C2)的第二端接地；第八电容(C8)的第一端与电感(L2)的第二端相连，第八电容(C8)的第二端接地，电感(L2)的第二端为该滤波电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器脉冲驱动电路，其特征在于：所述微分电路包括第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第七电容(C7)，其中第八电阻(R8)、第九电阻(R9)的第一端均与外接的触发脉冲相连，第八电阻(R8)的第二端与第七电容(C7)的第一端相连，第七电容(C7)第二端与第七电阻(R7)的第一端相连，第七电阻(R7)的第二端、第九电阻(R9)的第二端均接地；第七电容(C7)第二端为微分电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器脉冲驱动电路，其特征在于：所述半导体激光器触发电路还包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)，其中第一二极管(D1)的正极与储能电容(C9)的第二端相连，第一二极管(D1)的负极与第十电阻(R10)的第一端相连，第十电阻(R10)的第二端接地；第二二极管(D2)的负极与保护电阻(R14)的第一端相连，第二二极管(D2)的正极与第十一电阻(R11)的第一端相连，第十一电阻(R11)的第二端接地。
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