CN105870778A - 大功率激光引信脉冲驱动源 - Google Patents

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张卫
力军
孙会
黎明
李蓉蓉
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Abstract

本发明公开了大功率激光引信脉冲驱动源，脉冲成型电路包括：单稳定触发电路；逻辑驱动门；逻辑与非门，其输入端与逻辑驱动门输出的一路信号连接；多个逻辑非门，其顺次连接，所述逻辑非门的输出端与其连接的逻辑非门的输入端连接，第一个逻辑非门输入端与逻辑驱动门输出的另一路信号的连接，逻辑非门的输出端与逻辑与非门的输入端连接；逻辑与非门的输出端即为所需成型后的脉冲。本发明利用2～10个逻辑门固有的TPD，获得20～100ns的总延迟时间，然后将原始脉冲信号和经过延迟的脉冲信号进行叠加，获得一个脉宽在20～100ns左右脉宽的脉冲信号，送入栅极驱动电路，这样可以将最小驱动脉冲宽度缩减为20ns左右，以此获得激光器需要的脉冲宽度。

Description

大功率激光引信脉冲驱动源
技术领域
本发明涉及激光引信脉冲驱动源，特别是一种大功率激光引信脉冲驱动源。
背景技术
激光引信是利用激光束探测目标的引信。激光引信由激光发射机、激光接收机、信号处理电路、执行电路和电源等组成。激光引信发射机的辐射源通常采用半导体砷化镓激光器。利用不同波形的电流信号注入激光器的泵浦电源，使激光器发射的激光束受人的响应波形信号的调制。注入激光器泵浦电源的波形信号通常是有一定重复频率的脉冲或编码脉冲或一定频率的连续波。这就是说激光引信的工作体质有诸如激光器的泵浦电源的波形信号决定。目前激光引信最常用的工作体制是具有一定重复频率的脉冲体质。当目标位于激光引信接收机光学系统的市场内，并被发射机通过光学系统发出的激光束照射时接收机的光学探测器探测来自目标的部分漫反射光。经光电转换、信号放大和处理，输入到执行电路适时起爆战斗部。
随着光电产业迅速发展和广泛应用，人们对大功率窄脉冲激光光源的性能、设计指标要求越来越高。传统的通过对半导体激光器进行调制实现的“窄脉冲”技术渐渐难以满足需求。传统的窄脉冲大功率激光器的设计原理是同步信号触发大功率晶体管通断驱动大功率半导体激光器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，存在着半导体激光器输出光脉冲宽度大，光峰值功率小，精度不高，稳定性差等缺点。
发明内容
针对所提到的问题，提出了大功率激光引信脉冲驱动源，包括：
脉冲成型电路，其输入端与同步触发信号输出端连接；
栅极驱动电路，其输入端与所述脉冲成型电路的输出端连接；
激光器驱动电路，其输入端的与所述栅极驱动电路的输出端连接；
所述脉冲成型电路包括：
单稳定触发电路，其输入端与所述同步触发信号输出端连接，用于将同步触发信号整形为窄脉冲方形波信号；
逻辑驱动门，其输入端与所述单稳定触发电路的输出端连接，将所述窄脉冲方形波信号分为两路信号，并驱动所述两路信号分别进入逻辑与非门和逻辑非门；
逻辑与非门，其输入端与所述逻辑驱动门输出的一路信号连接；
多个逻辑非门，所述多个逻辑非门之间通过其各自的输出端与输入端彼此顺次连接，逻辑非门的外部输入端与所述逻辑驱动门输出的另一路信号的连接，所述逻辑非门的外部输出端与所述逻辑与非门的输入端连接；其中，所述外部输入端为顺次连接的多个逻辑非门中的第一个逻辑非门，而所述外部输出端为顺次连接的多个逻辑非门中的最后一个逻辑非门；
所述逻辑与非门的输出端即为所需成型后的脉冲。
优选方案是：所述单稳定触发电路芯片型号为：74LVC1G123。
优选方案是：所述逻辑驱动门芯片型号为：74AHC1G125。
优选方案是：所述逻辑与非门芯片型号为：74AHC1G00。
优选方案是：所述逻辑非门芯片型号为74AHC1G04。
优选方案是：所述栅极驱动电路所使用芯片型号为UCC27517。
优选方案是：所述脉冲成型电路输出20～100ns脉宽的脉冲信号。
本发明利用2～10个逻辑门固有的TPD，获得20～100ns的总延迟时间，然后将原始脉冲信号和经过延迟的脉冲信号进行叠加，获得一个脉宽在20～100ns左右脉宽的脉冲信号，送入栅极驱动电路，这样可以将最小驱动脉冲宽度缩减为20ns左右，以此获得激光器需要的的脉冲宽度。
附图说明
图1为本发明发射系统激光驱动单元结构框图；
图2为本发明外触发同步脉冲整形电路；
图3为本发明脉冲成型示意图；
图4为本发明脉冲成型电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提出了大功率激光引信脉冲驱动源，包括：脉冲成型电路，其输入端连接同步
触发信号输出端；栅极驱动电路，其输入端与所述脉冲成型电路的输出端连接；
激光器驱动电路，其输入端的与所述栅极驱动电路的输出端连接；所述脉冲成型电路包括：单稳定触发电路，其输入端与所述同步触发信号输出端连接，用于将同步触发信号整形为窄脉冲方形波信号；逻辑驱动门，其输入端与所述单稳定触发电路的输出端连接，将所述窄脉冲方形波信号分为两路信号，并驱动所述两路信号分别进入逻辑与非门和逻辑非门；逻辑与非门，其输入端与所述逻辑驱动门输出的一路信号连接；多个逻辑非门，所述多个逻辑非门之间通过其各自的输出端与输入端彼此顺次连接，逻辑非门的外部输入端与所述逻辑驱动门输出的另一路信号的连接，所述逻辑非门的外部输出端与所述逻辑与非门的输入端连接；其中，所述外部输入端为顺次连接的多个逻辑非门中的第一个逻辑非门，而所述外部输出端为顺次连接的多个逻辑非门中的最后一个逻辑非门；所述逻辑与非门的输出端即为所需成型后的脉冲。所述单稳定触发电路芯片型号为：74LVC1G123。所述逻辑驱动门芯片型号为：74AHC1G125。所述逻辑与非门芯片型号为：74AHC1G00。所述逻辑非门芯片型号为74AHC1G04。所述栅极驱动电路所使用芯片型号为UCC27517。所述脉冲成型电路输出20～100ns脉宽的脉冲信号。
如图1所示，发射系统激光驱动单元主要包括：脉冲成型电路、激光器激励电路、同步信号电路和激光发射光学系统。脉冲成型电路我们采取利用逻辑门电路平均传输延迟时间TPD进行脉宽成形，设计并研制了这款用于激光引信的大峰值功率的激光器驱动源，使得在很小体积下得到20nS～100nS脉宽的激光器激励脉冲。外部输入的同步触发信号送20ns～100ns成形的触发及脉冲成型电路的输入端，然后形成的20ns～100ns成形脉冲信号送入栅极驱动电路(采用UCC27524D大功率场效应管)的输入极，栅极驱动电路输出驱动四路激光器驱动电路的的MOS的栅极。电压适配器进行电压转换，一路输出15－18V供栅极驱动器，另一路12－30V输出经限流电阻供激光器MOS。
如图2所示，在此电路设计中的20ns～100ns成形脉冲电路设计则是利用逻辑门电路平均传输延迟时间TPD进行脉宽成形,具体原理如下：
当一个逻辑门输入一个脉冲波形时，其输出波形相应输入波形有一定的延迟，这个延迟时间就定义为TPD，一般TTL逻辑门的传输延迟时间TPD约为6～8个纳秒左右。
我们采用逻辑门级联法，利用2～10个逻辑门固有的TPD，获得20～100ns的总延迟时间，然后将原始脉冲信号和经过延迟的脉冲信号进行叠加，获得一个脉宽在20～100ns左右脉宽的脉冲信号，送入栅极驱动电路，这样可以将最小驱动脉冲宽度缩减为20ns左右，以此获得激光器需要的的脉冲宽度。外触发同步输入脉冲信号先经过一个单稳态触发电路(u6：74LVC1G123)统一整形为一个窄脉冲方波波形经过逻辑门驱动(u7：74AHC1G125)后送入后级脉冲成型电路。
如图3所示，脉冲成型原理如下：经过整形的正脉冲波形A与经过一个逻辑反向门后波形B进行与操作，形成一个AB均为高电平(即门延迟TPD)宽度的脉冲信号，即为我们所需要的脉冲成型信号，宽度由级联的反向门的数量决定。
如图4所示，脉冲成型电路包括单稳态触发电路u6：74LVC1G123、逻辑驱动门u7：74AHC1G125、逻辑与非门u3：74AHC1G00、逻辑非门u8：74AHC1G04、逻辑非门u4：74ACT241、逻辑非门u5：74ACT241、栅极驱动器u2：UCC27517和电阻R5、R6、R7、R8、R11、R13、R15、R17、R19、R21、R23、R25、R27、R9、R10、R28、R29和电容C3等组成。具体连接形式参见图2和图4，脉冲整形电路经过u7：74AHC1G125驱动后一路送入逻辑与非门u3：74AHC1G00的一个输入端，同时分出一路经过一个逻辑非门u8：74AHC1G04后送入逻辑与非门u3：74AHC1G00的另一个输入端，逻辑与非门u8输出即为最小脉宽的成型电路(此时R13、R15、R17、R19、R21、R23、R25、R27不焊接)。如果需要更宽的脉冲，则级联相应数量的非门。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.大功率激光引信脉冲驱动源，包括：
脉冲成型电路，其输入端与同步触发信号输出端连接；
栅极驱动电路，其输入端与所述脉冲成型电路的输出端连接；
激光器驱动电路，其输入端的与所述栅极驱动电路的输出端连接；
其特征在于，所述脉冲成型电路包括：
单稳定触发电路，其输入端与所述同步触发信号输出端连接，用于将同步触发信号整形为窄脉冲方形波信号；
逻辑驱动门，其输入端与所述单稳定触发电路的输出端连接，将所述窄脉冲方形波信号分为两路信号，并驱动所述两路信号分别进入逻辑与非门和逻辑非门；
逻辑与非门，其输入端与所述逻辑驱动门输出的一路信号连接；
多个逻辑非门，所述多个逻辑非门之间通过其各自的输出端与输入端彼此顺次连接，逻辑非门的外部输入端与所述逻辑驱动门输出的另一路信号的连接，所述逻辑非门的外部输出端与所述逻辑与非门的输入端连接；其中，所述外部输入端为顺次连接的多个逻辑非门中的第一个逻辑非门，而所述外部输出端为顺次连接的多个逻辑非门中的最后一个逻辑非门；
所述逻辑与非门的输出端即为所需成型后的脉冲。
2.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述单稳定触发电路芯片型号为：74LVC1G123。
3.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述逻辑驱动门芯片型号为：74AHC1G125。
4.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述逻辑与非门芯片型号为：74AHC1G00。
5.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述逻辑非门芯片型号为74AHC1G04。
6.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述栅极驱动电路所使用芯片型号为UCC27517。
7.根据权利要求所述的大功率激光引信脉冲驱动源，其特征在于，所述脉冲成型电路输出20～100ns脉宽的脉冲信号。
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