CN106712565A - 高占空比半导体激光器脉冲驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明的高占空比半导体激光器脉冲驱动器属于电子技术的技术领域，结构有单片机模块(1)、脉宽调节模块(2)、开关信号产生模块(3)、高压控制模块(4)、高压储能模块(5)、脉冲驱动模块(6)、调制输入模块(7)、过流控制模块(8)、脉冲显示模块(9)、指示灯驱动模块(10)、按键输入模块(11)和前面板(12)。本发明利用单片机控制，使用更灵活，功能更丰富，升级换代更方便，输出脉冲形状好，最大占空比大，另外本发明还具有上电冲击保护、过流保护、限流保护等多重保护功能以及外调制输入功能，使用安全性高，应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于电子技术的技术领域。特别涉及一种高占空比半导体激光器脉冲驱动器。
背景技术
脉冲驱动式半导体激光器在激光雷达、激光测距、光纤通信、3D图像处理等很多领域内都有重要的应用。其性能直接影响它在实际应用效果，例如：在脉冲式半导体激光测距机和激光雷达中，脉冲激光的上升时间和测量精度密切相关，上升时间越短，越有利于提高测量精度；脉冲激光的峰值功率和测量距离密切相关，峰值功率越大，越有利于增加测量距离。而脉冲式半导体激光器的性能主要取决于为其提供驱动信号的脉冲驱动器，因此需要对脉冲驱动器进行参数优化设计。
目前，常用的半导体激光器脉冲驱动器通常采用模拟式设计，与本发明最接近的现有技术是本课题组于2013年获得授权的发明专利“大功率半导体激光器脉冲驱动电源”，专利号为ZL201210120267.5，该文献中，给出了一种半导体激光器脉冲驱动电源的设计方案，使该驱动电源能在输出较大脉冲峰值电流的同时保持较短的输出脉宽和脉冲电流上升时间。
但专利ZL201210120267.5所公开的技术完全是基于模拟电路实现的，这种电路存在诸多缺点：1、功能比较单一，只能单机工作，无法利用微机进行多机远程控制，而且一旦发现系统存在不足需要升级换代时，只能重新设计及制作硬件电路，使得系统的可扩展及灵活性受到极大的限制；2、由模拟电路搭建成的脉冲触发电路其重复频率易受温度等环境因素的影响，从而影响驱动电源的频率稳定性；3、不具备外调制功能，不能在一个复杂系统中与其它设备同步使用；4、不具备过流保护功能，一旦输出电流脉冲的峰值超过设定值，不能得到及时处理；5、不具备限流保护功能，不能保证输出脉冲电流峰值在激光器所能承受的限制电流范围内进行调节；6、输出平均功率较小，在输出最大80A峰值电流、20kHz重复频率时，最大脉宽只能调节到500ns，即输出电流脉冲的最大占空比仅为1％。因此，目前已公开的半导体激光器脉冲驱动器技术还需要进一步完善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种高占空比半导体激光器脉冲驱动器。
本发明的技术问题通过以下技术方案解决：
一种高占空比半导体激光器脉冲驱动器，结构有脉冲显示模块9和前面板12，其特征在于，结构还有单片机模块1、脉宽调节模块2、开关信号产生模块3、高压控制模块4、高压储能模块5、脉冲驱动模块6、调制输入模块7、过流控制模块8、指示灯驱动模块10和按键输入模块11；
所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2-之间接电容C5，端口C1+和端口C1-之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J3的3脚和2脚，D形接口J3的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J3是一个9针D形接口；
所述的按键输入模块11的结构为，反相施密特触发器U20A的输入端通过电阻R41接插座J5的1脚、通过电阻R40接+5V电源并通过电容C27接数字地，输出端作为按键输入模块11的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U20B的输入端通过电阻R43接插座J5的2脚、通过电阻R42接+5V电源并通过电容C28接数字地，输出端接单片机U1的端口P16，反相施密特触发器U20C的输入端通过电阻R45接插座J5的3脚、通过电阻R44接+5V电源并通过电容C29接数字地，输出端接单片机U1的端口P17，反相施密特触发器U20D的输入端通过电阻R47接插座J5的4脚、通过电阻R46接+5V电源并通过电容C30接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U20E的输入端通过电阻R49接插座J5的5脚、通过电阻R48接+5V电源并通过电容C31接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；
所述的调制输入模块7的结构为，单片机U1的端口P14接N沟道场效应管Q5的栅极，N沟道场效应管Q5的源极接模拟地，漏极接继电器K1的5脚，继电器K1的4脚接+12V电源，3脚接单片机U1的端口P15，1脚作为调制输入模块7的输出端记为端口Pulse_Orig，2脚接肖特基二极管D11的正极、肖特基二极管D12的负极并通过电阻R36接运放U17A的输出端，肖特基二极管D11的负极接+5V电源，肖特基二极管D12的正极接数字地，运放U17A的同相输入端通过电阻R35接运放U17A的输出端并通过电阻R34接数字地，反相输入端接肖特基二极管D9的正极、肖特基二极管D10的负极并通过电阻R33接插座J2的1脚，肖特基二极管D9的负极接+5V电源，肖特基二极管D10的正极接数字地，插座J2的2脚接数字地；
所述的脉宽调节模块2的结构为，D触发器U4A的端口D接按键输入模块11的端口Enable，端口CLK接调制输入模块7的端口Pulse_Orig，端口CLR接+5V电源，端口作为脉宽调节模块2的输出端记为端口Pulse_LC，端口PR接数字电位器U3的端口A并通过电容C8接数字地，端口Q接电位器W1的抽头端，电位器W1的一个固定端接数字电位器U3的端口W，数字电位器U3的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R3接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R23接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R1接+5V电源，所述的数字电位器U3的型号是AD5272BRMZ-50；
所述的开关信号产生模块3的结构为，555定时器U5的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R5接+5V电源，端口DISC通过电阻R4接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C9接数字地，端口CVOLT通过电容C10接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse1接D触发器U4B的端口CLK，D触发器U4B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C11接数字地并通过电阻R6接D触发器U4B的端口Q，D触发器U4B的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse2接D触发器U6A的端口CLK，D触发器U6A的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C12接数字地并通过电阻R7接D触发器U6A的端口Q，D触发器U6A的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse3接D触发器U6B的端口CLK，D触发器U6B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C13接数字地并通过电阻R8接D触发器U6B的端口Q，D触发器U6B的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse4，所述的555定时器U5的型号是TLC555；
所述的高压控制模块4的结构为，二输入与非门U9A的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse1和RS触发器U14的端口R1，另一个输入端接运放U7A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S1，运放U7A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D1的负极并通过电阻R14接+5V电源，稳压二极管D1的正极接数字地，运放U7A的反相输入端通过电阻R13接模拟地并通过电阻R12接数字电位器U10的端口W，数字电位器U10的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R9接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R10接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R11接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref1，二输入与非门U9B的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse2和RS触发器U14的端口R2，另一个输入端接运放U7B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S2，运放U7B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D2的负极并通过电阻R20接+5V电源，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U7B的反相输入端通过电阻R19接模拟地并通过电阻R18接数字电位器U11的端口W，数字电位器U11的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C15接数字地，端口SCL通过电阻R15接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R16接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R17接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref2，二输入与非门U9C的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse3和RS触发器U14的端口R3，另一个输入端接运放U8A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S3，运放U8A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D3的负极并通过电阻R26接+5V电源，稳压二极管D3的正极接数字地，运放U8A的反相输入端通过电阻R25接模拟地并通过电阻R24接数字电位器U12的端口W，数字电位器U12的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C16接数字地，端口SCL通过电阻R21接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R22接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R23接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref3，二输入与非门U9D的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse4和RS触发器U14的端口R4，另一个输入端接运放U8B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S4，运放U8B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D4的负极并通过电阻R32接+5V电源，稳压二极管D4的正极接数字地，运放U8B的反相输入端通过电阻R31接模拟地并通过电阻R30接数字电位器U13的端口W，数字电位器U13的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C17接数字地，端口SCL通过电阻R27接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R28接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R29接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref4，所述的数字电位器U10～数字电位器U13的型号均为AD5272BRMZ-100；
所述的高压储能模块5的结构为，RS触发器U14的端口VCC和端口EN均接+5V电源，端口GND接数字地，端口Q1接N沟道场效应管Q1的栅极，端口Q2接N沟道场效应管Q2的栅极，端口Q3接N沟道场效应管Q3的栅极，端口Q4接N沟道场效应管Q4的栅极，N沟道场效应管Q1的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref1接肖特基二极管D5的正极并通过电感L1接+12V电源，肖特基二极管D5的负极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口H_Vdc接肖特基二极管D6的负极、肖特基二极管D7的负极、肖特基二极管D8的负极并通过相互并联的电容C18、C19、C20、C21和C22接模拟地，N沟道场效应管Q2的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref2接肖特基二极管D6的正极并通过电感L2接+12V电源，N沟道场效应管Q3的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref3接肖特基二极管D7的正极并通过电感L3接+12V电源，N沟道场效应管Q4的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref4接肖特基二极管D8的正极并通过电感L4接+12V电源，所述RS触发器U14的型号是CD4044；
所述的脉冲驱动模块6的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块2的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C23接模拟地并接MOSFET驱动芯片U15的端口INA和端口IN B，MOSFET驱动芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+12V电源和模拟地，端口ENA和EN B接+12V电源并通过相互并联的电容C24和电容C25接模拟地，端口OUT A和端口OUTB接高速MOSFET芯片U16的端口G，高速MOSFET芯片U16的1脚、3脚、4脚和6脚接模拟地，端口D接插座J1的2脚，插座J1的1脚接高压储能模块2的端口H_Vdc，所述的MOSFET驱动芯片U15的型号是IXDD404，高速MOSFET芯片U16的型号是DE275-201N25A；
所述的过流控制模块8的结构为，AD转换芯片U18的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VIN-接数字地，端口接单片机U1的端口P27，端口SDATA接单片机U1的P25，端口SCLK接单片机U1的P26，端口VIN+接稳压二极管D14的负极、通过电阻R39接数字地并通过电阻R38接高压储能模块5的端口HV_Ref1，端口VREF接稳压二极管D13的负极并通过电阻R37接+5V电源，稳压二极管D13和稳压二极管D14的正极均接数字地，所述的AD转换芯片U18的型号为AD7451；
所述的脉冲显示模块9的结构为，显示屏U19的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分别接单片机U1的端口P24、端口和端口端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接电位器W3的抽头端，端口VDD接+5V电源并通过电容C26接数字地，端口VSS接数字地，电位器W3的一个固定端接+5V电源，所述的显示屏U19的型号为LCD1602；
所述的指示灯驱动模块10的结构为，N沟道场效应管Q6的栅极通过电阻R51接单片机U1的端口P10，源极接数字地，漏极通过电阻R50接插座J4的1脚，N沟道场效应管Q7的栅极通过电阻R53接单片机U1的端口P11，源极接数字地，漏极通过电阻R52接插座J4的2脚，N沟道场效应管Q8的栅极通过电阻R55接单片机U1的端口P12，源极接数字地，漏极通过电阻R54接插座J4的3脚，N沟道场效应管Q9的栅极通过电阻R57接单片机U1的端口P13，源极接数字地，漏极通过电阻R56接插座J4的4脚，N沟道场效应管Q10的栅极接P沟道场效应管Q11的栅极并通过电阻R59接单片机U1的端口P14，源极接数字地，漏极通过电阻R58接插座J4的5脚，P沟道场效应管Q11的源极接+5V电源，漏极通过电阻R60接插座J4的6脚，P沟道场效应管Q12的栅极通过电阻R62接按键输入模块11的端口Enable，源极接+5V电源，漏极通过电阻R61接插座J4的7脚；
所述的前面板12的结构有，显示屏1201、脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204、重复频率指示灯1205、脉冲参数选择按钮1206、参数调节旋钮1207、电源开关1208、内部调制指示灯1209、外部调制指示灯1210、工作模式按钮1211、调制输入端口1212、输出控制开关1213、电流输出指示灯1214和电流输出端口1215，其中，显示屏1201是脉冲显示模块9中所述的显示屏U19，型号为LCD1602，脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204、重复频率指示灯1205、内部调制指示灯1209和电流输出指示灯1214是6个发光二极管，其正极均接+5V电源，负极分别接指示灯驱动模块10中插座J4的1脚、2脚、3脚，4脚、5脚和7脚，外部调制指示灯1210是一个发光二极管，其正极接指示灯驱动模块10中插座J4的6脚，负极接数字地，脉冲参数选择按钮1206的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的2脚，另一个引脚接数字地，参数调节旋钮1207是一个旋转编码器，旋转编码器的1脚接按键输入模块11中插座J5的4脚，旋转编码器的2脚接按键输入模块11中插座J5的5脚，旋转编码器的3脚公共端接数字地，电源开关1208是整个装置是否通电的总开关，工作模式按钮1211的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的3脚，另一个引脚接数字地，调制输入端口1212是一个SMA母头，其正极接调制输入模块7中插座J2的1脚，负极接调制输入模块7中插座J2的2脚，输出控制开关1213是一个钥匙开关，钥匙开关的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的1脚，另一个引脚接数字地，电流输出端口1215是一个SMA母头，其正极接脉冲驱动模块6中插座J1的1脚，负极接脉冲驱动模块6中插座J1的2脚。
本发明的窄脉宽半导体激光器脉冲驱动器中，各元件优选参数为：晶振Y1为12MHz，电容C9、电容C11～电容C13均为1.2nF，电容C3～电容C6、电容C25、电容C26均为100nF，电容C20为100nF/150V涤纶电容，电容C10为10nF，电容C21为10nF/150V涤纶电容，电容C23为10pF，电容C24为10uF，电容C7、电容C14～电容C17均为1uF，电容C1、电容C2均为30pF，电容C27～电容C31均为330nF，电容C8为39pF，电容C18、电容C19均为4.7uF/150V涤纶电容，电容C22为4.7nF/150V涤纶电容，稳压二极管D1～稳压二极管D4、稳压二极管D13和稳压二极管D14的稳压电压均为2.5V，肖特基二极管D5～肖特基二极管D8的型号均为SB5200，肖特基二极管D9～肖特基二极管D12的型号均为1N5817，电感L1～电感L4均为560uH，N沟道场效应管Q1～N沟道场效应管Q4的型号均为IRF530，N沟道场效应管Q5～N沟道场效应管Q10的型号均为2SK1482，P沟道场效应管Q11和P沟道场效应管Q12的型号均为2SJ507，电阻R37和电阻R39均为1.25kΩ，电阻R40、电阻R42、电阻R44、电阻R46、电阻R48、电阻R51、电阻R53、电阻R55、电阻R57、电阻R59、电阻R62均为10kΩ，电阻R12、电阻R18、电阻R24电阻R30均为15kΩ精密电阻，电阻R1、电阻R11、电阻R17、电阻R23、电阻R29、电阻R41、电阻R43、电阻R45、电阻R47、电阻R49均为1kΩ，电阻R33和电阻R36均为20kΩ，电阻R5为24kΩ，电阻R13、电阻R19、电阻R25、电阻R31均为3.3kΩ精密电阻，电阻R50、电阻R52、电阻R54、电阻R56、电阻R58、电阻R60、电阻R61均为300Ω，电阻R2～电阻R4、电阻R6～电阻R10、电阻R14～电阻R16、电阻R20～电阻R22、电阻R26～电阻28、电阻R32、电阻R34均为5.1kΩ，电阻R35和电阻R38均为51kΩ，排阻Rp中所有电阻的阻值均为10kΩ，电位器W1为10kΩ，电位器W2为1kΩ，电位器W3为200kΩ，二输入与非门U9A～二输入与非门U9D是一个型号为CD4011的集成二输入与非门芯片的4个工作单元，反相施密特触发器U20A～反相施密特触发器U20E是一个型号为SN7414的集成反相施密特触发器的5个工作单元，D触发器U4A和D触发器U4B是一个型号为74S74的集成D触发器芯片的2个工作单元，D触发器U6A和D触发器U6B是一个型号为74S74的集成D触发器芯片的2个工作单元，运放U7A和运放U7B是一个型号为TLC2252的集成运放的2个工作单元，运放U8A和运放U8B是一个型号为TLC2252的集成运放的2个工作单元，运放U17A是一个型号为TLC2252的集成运放的1个工作单元，继电器K1的型号为HRS4H-S-DC12V。
有益效果：
1、本发明利用单片机进行控制，功能更灵活，功能更丰富，升级换代更方便。
2、本发明具有程控模块，可方便与微机相连，以实现微机程控。
3、本发明能在输出最大80A峰值电流、20kHz重复频率时，调节出2000ns的最大脉宽，占空比可达4％。
4、本发明设有上电冲击保护功能，可有效防止开机瞬时电流对激光器的冲击，从而减小上电冲击对半导体激光器脉冲驱动器性能和使用寿命的影响。
5、本发明设有调至输入功能，可实现在复杂系统中与其它设备同步使用的功能。
6、本发明设有过流保护功能，当实际输出电流脉冲的峰值超过设定值10％时，能够自动关闭输出并显示警报。
7、本发明设有限流保护功能，可以针对不同激光器按照其所能承受的最大电流调整驱动电源输出电流峰值的最大值，从而使输出脉冲电流峰值只能在激光器所能承受的电流范围内进行调节。
附图说明
图1是本发明高占空比半导体激光器脉冲驱动器的系统整体原理框图。
图2是单片机模块1的原理电路图。
图3是脉宽调节模块2的原理电路图。
图4是开关信号产生模块3的原理电路图。
图5是高压控制模块4的原理电路图。
图6是高压储能模块5的原理电路图。
图7是脉冲驱动模块6的原理电路图。
图8是调制输入模块7的原理电路图。
图9是过流控制模块8的原理电路图。
图10是脉冲显示模块9的原理电路图。
图11是指示灯驱动模块10的原理电路图。
图12是按键输入模块11的原理电路图。
图13是前面板12的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明各部分电路的具体结构和工作原理。附图中所标参数为各实施例的优选电路参数。
实施例1系统整体结构
如图1所示，系统结构有单片机模块1、脉宽调节模块2、开关信号产生模块3、高压控制模块4、高压储能模块5、脉冲驱动模块6、调制输入模块7、过流控制模块8、脉冲显示模块9、指示灯驱动模块10、按键输入模块11和前面板12；
实施例2单片机模块
如图2所示，所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2-之间接电容C5，端口C1+和端口C1-之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J3的3脚和2脚，D形接口J3的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J3是一个9针D形接口；
单片机模块1负责整个系统的控制工作，包括接收按键输入状态、控制前面板上指示灯状态、控制内调制和外调制输入工作状态、显示当前输出脉冲参数、调节当前输出脉冲参数以及控制单片机与微机之间的数据通信的功能。
实施例3按键输入模块
如图12所示，所述的按键输入模块11的结构为，反相施密特触发器U20A的输入端通过电阻R41接插座J5的1脚、通过电阻R40接+5V电源并通过电容C27接数字地，输出端作为按键输入模块11的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U20B的输入端通过电阻R43接插座J5的2脚、通过电阻R42接+5V电源并通过电容C28接数字地，输出端接单片机U1的端口P16，反相施密特触发器U20C的输入端通过电阻R45接插座J5的3脚、通过电阻R44接+5V电源并通过电容C29接数字地，输出端接单片机U1的端口P17，反相施密特触发器U20D的输入端通过电阻R47接插座J5的4脚、通过电阻R46接+5V电源并通过电容C30接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U20E的输入端通过电阻R49接插座J5的5脚、通过电阻R48接+5V电源并通过电容C31接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；
按键输入模块11通过插座J5分别与前面板12上的输出控制开关1213、脉冲参数选择按钮1206、参数调节旋钮1207和工作模式按钮1211相连，将相应的开关状态转化为高低电平输出到端口Enable、单片机U1的端口P16、端口INT0、端口INT1和端口P17。
实施例4调制输入模块
如图8所示，所述的调制输入模块7的结构为，单片机U1的端口P14接N沟道场效应管Q5的栅极，N沟道场效应管Q5的源极接模拟地，漏极接继电器K1的5脚，继电器K1的4脚接+12V电源，3脚接单片机U1的端口P15，1脚作为调制输入模块7的输出端记为端口Pulse_Orig，2脚接肖特基二极管D11的正极、肖特基二极管D12的负极并通过电阻R36接运放U17A的输出端，肖特基二极管D11的负极接+5V电源，肖特基二极管D12的正极接数字地，运放U17A的同相输入端通过电阻R35接运放U17A的输出端并通过电阻R34接数字地，反相输入端接肖特基二极管D9的正极、肖特基二极管D10的负极并通过电阻R33接插座J2的1脚，肖特基二极管D9的负极接+5V电源，肖特基二极管D10的正极接数字地，插座J2的2脚接数字地；
调制输入模块7根据单片机U1的端口P14输入的高低电平，决定端口Pulse_Orig上输出的波形来自于单片机U1的端口P15还是插座J2的1脚(外部调制信号经前面板12上的调制输入端口1212接入插座J2)，从而实现内部调制和外部调制两种工作模式的转换。
实施例5脉宽调节模块
如图3所示，所述的脉宽调节模块2的结构为，D触发器U4A的端口D接按键输入模块11的端口Enable，端口CLK接调制输入模块7的端口Pulse_Orig，端口CLR接+5V电源，端口Q作为脉宽调节模块2的输出端记为端口Pulse_LC，端口PR接数字电位器U3的端口A并通过电容C8接数字地，端口Q接电位器W1的抽头端，电位器W1的一个固定端接数字电位器U3的端口W，数字电位器U3的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R3接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R23接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R1接+5V电源，所述的数字电位器U3的型号是AD5272BRMZ-50；
脉宽调节模块2的作用是将调制输入模块7的端口Pulse_Orig输出的一定频率的方波调整为相同频率、脉宽可调的信号，并将该信号在端口Pulse_LC上输出，可以通过单片机U1控制数字电位器U3的阻值大小来调节该模块输出脉冲信号的脉宽；从端口Enable输入的使能信号控制脉宽调节模块2是否输出脉冲，使能信号为低电平时允许模块正常输出脉冲，使能信号为高电平时脉宽调节模块2的输出恒为低电平。
实施例6开关信号产生模块
如图4所示，所述的开关信号产生模块3的结构为，555定时器U5的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R5接+5V电源，端口DISC通过电阻R4接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C9接数字地，端口CVOLT通过电容C10接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse1接D触发器U4B的端口CLK，D触发器U4B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C11接数字地并通过电阻R6接D触发器U4B的端口Q，D触发器U4B的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse2接D触发器U6A的端口CLK，D触发器U6A的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C12接数字地并通过电阻R7接D触发器U6A的端口Q，D触发器U6A的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse3接D触发器U6B的端口CLK，D触发器U6B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C13接数字地并通过电阻R8接D触发器U6B的端口Q，D触发器U6B的端口Q作为开关信号产生模块8的一个输出端记为端口SW_Pulse4，所述的555定时器U5的型号是TLC555；
开关信号产生模块3用来在端口SW_Pulse1～端口SW_Pulse4上依次产生频率为35.37kHz，占空比为85.1％的方波，为高压控制模块4提供开关信号。
实施例7高压控制模块和高压储能模块
如图5所示，所述的高压控制模块4的结构为，二输入与非门U9A的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse1和RS触发器U14的端口R1，另一个输入端接运放U7A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S1，运放U7A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D1的负极并通过电阻R14接+5V电源，稳压二极管D1的正极接数字地，运放U7A的反相输入端通过电阻R13接模拟地并通过电阻R12接数字电位器U10的端口W，数字电位器U10的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R9接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R10接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R11接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref1，二输入与非门U9B的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse2和RS触发器U14的端口R2，另一个输入端接运放U7B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S2，运放U7B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D2的负极并通过电阻R20接+5V电源，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U7B的反相输入端通过电阻R19接模拟地并通过电阻R18接数字电位器U11的端口W，数字电位器U11的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C15接数字地，端口SCL通过电阻R15接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R16接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R17接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref2，二输入与非门U9C的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse3和RS触发器U14的端口R3，另一个输入端接运放U8A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S3，运放U8A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D3的负极并通过电阻R26接+5V电源，稳压二极管D3的正极接数字地，运放U8A的反相输入端通过电阻R25接模拟地并通过电阻R24接数字电位器U12的端口W，数字电位器U12的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C16接数字地，端口SCL通过电阻R21接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R22接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R23接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref3，二输入与非门U9D的一个输入端接开关信号产生模块3的端口SW_Pulse4和RS触发器U14的端口R4，另一个输入端接运放U8B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S4，运放U8B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D4的负极并通过电阻R32接+5V电源，稳压二极管D4的正极接数字地，运放U8B的反相输入端通过电阻R31接模拟地并通过电阻R30接数字电位器U13的端口W，数字电位器U13的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C17接数字地，端口SCL通过电阻R27接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R28接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R29接+5V电源，端口A接高压储能模块5的端口HV_Ref4，所述的数字电位器U10～数字电位器U13的型号均为AD5272BRMZ-100；
如图6所示，所述的高压储能模块5的结构为，RS触发器U14的端口VCC和端口EN均接+5V电源，端口GND接数字地，端口Q1接N沟道场效应管Q1的栅极，端口Q2接N沟道场效应管Q2的栅极，端口Q3接N沟道场效应管Q3的栅极，端口Q4接N沟道场效应管Q4的栅极，N沟道场效应管Q1的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref1接肖特基二极管D5的正极并通过电感L1接+12V电源，肖特基二极管D5的负极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口H_Vdc接肖特基二极管D6的负极、肖特基二极管D7的负极、肖特基二极管D8的负极并通过相互并联的电容C18、C19、C20、C21和C22接模拟地，N沟道场效应管Q2的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref2接肖特基二极管D6的正极并通过电感L2接+12V电源，N沟道场效应管Q3的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref3接肖特基二极管D7的正极并通过电感L3接+12V电源，N沟道场效应管Q4的源极接地，漏极作为高压储能模块5的一个输出端记为端口HV_Ref4接肖特基二极管D8的正极并通过电感L4接+12V电源，所述RS触发器U14的型号是CD4044；
高压控制模块4和高压储能模块5联合工作，高压控制模块4根据开关信号产生模块3的端口SW_Pulse1～端口SW_Pulse4输入的开关信号控制高压储能模块5中N沟道场效应管Q1～N沟道场效应管Q4的导通和关断，其中一路当Q1导通时开始在电感L1上储存能量，当Q1关断时电感L1中储存的能量传入电容C8～电容C12中，如此往复，电容中的能量越来越大，端口H_Vdc上的电压就越来越高，其它三路的工作原理相同，因为端口SW_Pulse1～端口SW_Pulse4输入的开关信号是依次给出的，因此本发明可以通过电感L1～电感L4依次给电容C8～电容C12提供能量，这样使这些电容积聚能量的能力成倍提升，从而实现增大最终输出电流脉冲占空比的效果，为了将高压储能模块5端口H_Vdc上的电压限制在一固定的值，引入了一个反馈，将第一路高压储能模块5端口HV_Ref1的电压经高压控制模块4中数字电位器U10+电阻R12和电阻R13分压后，与一标准2.5V电压相比较，当分压后的电压小于2.5V时Q1处于开关工作状态，使端口H_Vdc上的电压不断增加，一旦分压后的电压大于2.5V，Q1将一直处于导通状态，从而使端口H_Vdc上的电压不再上升，其他三路同理工作，最终使端口H_Vdc输出的电压值为：
其他三路同理，由此可知，端口H_Vdc上的输出电压取决于数字电位器U10～数字电位器U13的阻值，因此可以通过单片机U1的端口P20和端口P21同时控制数字电位器U10～数字电位器U13的阻值大小来调节高压储能模块4的输出电压，另外由于端口H_Vdc上的电压在开机后是逐渐增加的，因此输出脉冲的峰值电流会从0平缓上升到设定值，从而实现上电冲击保护功；能高压储能模块5的输出端口HV_Ref1连接过流控制模块8用来实时监测当前输出电流的峰值。
实施例8脉冲驱动模块
如图7所示，所述的脉冲驱动模块6的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块2的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C23接模拟地并接MOSFET驱动芯片U15的端口IN A和端口IN B，MOSFET驱动芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+12V电源和模拟地，端口EN A和EN B接+12V电源并通过相互并联的电容C24和电容C25接模拟地，端口OUT A和端口OUT B接高速MOSFET芯片U16的端口G，高速MOSFET芯片U16的1脚、3脚、4脚和6脚接模拟地，端口D接插座J1的2脚，插座J1的1脚接高压储能模块2的端口H_Vdc，所述的MOSFET驱动芯片U15的型号是IXDD404，高速MOSFET芯片U16的型号是DE275-201N25A；
脉冲驱动模块6的作用是将端口Pulse_LC输入的电压脉冲信号尽可能保持形状不变地转化为电流脉冲信号，该脉冲电流信号的峰值由能高压储能模块5的端口H_Vdc的电压大小决定，该电流脉冲信号经插座J1连接前面板12上的电流输出端口1215。
实施例9过流控制模块
如图9所示，所述的过流控制模块8的结构为，AD转换芯片U18的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VIN-接数字地，端口CS接单片机U1的端口P27，端口SDATA接单片机U1的P25，端口SCLK接单片机U1的P26，端口VIN+接稳压二极管D14的负极、通过电阻R39接数字地并通过电阻R38接高压储能模块5的端口HV_Ref1，端口VREF接稳压二极管D13的负极并通过电阻R37接+5V电源，稳压二极管D13和稳压二极管D14的正极均接数字地，所述的AD转换芯片U18的型号为AD7451；
过流控制模块8将代表输出电流峰值的高压储能模块2的端口HV_Ref1的电压分压后进行A/D转换输入单片机U1，从而实现实时监测当前输出脉冲电流峰值的功能。
实施例10脉冲显示模块
如图10所示，所述的脉冲显示模块9的结构为，显示屏U19的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分别接单片机U1的端口P24、端口和端口端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接电位器W3的抽头端，端口VDD接+5V电源并通过电容C26接数字地，端口VSS接数字地，电位器W3的一个固定端接+5V电源，所述的显示屏U19的型号为LCD1602；
显示屏U19位于前面板12上，是一个16*2的集成液晶显示屏，由单片机U1控制，用于显示系统工作参数。
实施例11指示灯驱动模块
如图11所示，所述的指示灯驱动模块10的结构为，N沟道场效应管Q6的栅极通过电阻R51接单片机U1的端口P10，源极接数字地，漏极通过电阻R50接插座J4的1脚，N沟道场效应管Q7的栅极通过电阻R53接单片机U1的端口P11，源极接数字地，漏极通过电阻R52接插座J4的2脚，N沟道场效应管Q8的栅极通过电阻R55接单片机U1的端口P12，源极接数字地，漏极通过电阻R54接插座J4的3脚，N沟道场效应管Q9的栅极通过电阻R57接单片机U1的端口P13，源极接数字地，漏极通过电阻R56接插座J4的4脚，N沟道场效应管Q10的栅极接P沟道场效应管Q11的栅极并通过电阻R59接单片机U1的端口P14，源极接数字地，漏极通过电阻R58接插座J4的5脚，P沟道场效应管Q11的源极接+5V电源，漏极通过电阻R60接插座J4的6脚，P沟道场效应管Q12的栅极通过电阻R62接按键输入模块11的端口Enable，源极接+5V电源，漏极通过电阻R61接插座J4的7脚；
指示灯驱动模块10的作用为根据端口Enable和单片机的端口P10～端口P14的逻辑状态分别驱动前面板12上的电流输出指示灯1214、脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204、重复频率指示灯1205、内部调制指示灯1209和外部调制指示灯1210的亮灭。
实施例12前面板
如图13所示，所述的前面板12的结构有，显示屏1201、脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204、重复频率指示灯1205、脉冲参数选择按钮1206、参数调节旋钮1207、电源开关1208、内部调制指示灯1209、外部调制指示灯1210、工作模式按钮1211、调制输入端口1212、输出控制开关1213、电流输出指示灯1214和电流输出端口1215，其中，显示屏1201是脉冲显示模块9中所述的显示屏U19，型号为LCD1602，脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204、重复频率指示灯1205、内部调制指示灯1209和电流输出指示灯1214是6个发光二极管，其正极均接+5V电源，负极分别接指示灯驱动模块10中插座J4的1脚、2脚、3脚，4脚、5脚和7脚，外部调制指示灯1210是一个发光二极管，其正极接指示灯驱动模块10中插座J4的6脚，负极接数字地，脉冲参数选择按钮1206的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的2脚，另一个引脚接数字地，参数调节旋钮1207是一个旋转编码器，旋转编码器的1脚接按键输入模块11中插座J5的4脚，旋转编码器的2脚接按键输入模块11中插座J5的5脚，旋转编码器的3脚公共端接数字地，电源开关1208是整个装置是否通电的总开关，工作模式按钮1211的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的3脚，另一个引脚接数字地，调制输入端口1212是一个SMA母头，其正极接调制输入模块7中插座J2的1脚，负极接调制输入模块7中插座J2的2脚，输出控制开关1213是一个钥匙开关，钥匙开关的一个引脚接按键输入模块11中插座J5的1脚，另一个引脚接数字地，电流输出端口1215是一个SMA母头，其正极接脉冲驱动模块6中插座J1的1脚，负极接脉冲驱动模块6中插座J1的2脚。
实施例13本发明的工作过程
参考附图1～附图13，本发明的工作过程如下：通过脉冲参数选择按钮1206选择要调节的输出脉冲参数并由显示屏1201以每秒30帧的速度进行显示，由参数调节旋钮1207设置脉冲限幅、脉冲幅度、脉冲宽度和重复频率这4个参数值，由工作模式按钮1211选择内部调制和外部调制两种工作模式，通过按键输入模块11，将开关状态转换成高低电平信号送入单片机模块1；在调节脉冲限幅的工作条件下，单片机U1通过调节高压控制模块4中的数字电位器U10～数字电位器U13，从而改变端口H_Vdc的电压大小，该电压决定了脉冲限幅参数的大小，然后将脉冲限幅参数存入单片机U1；在调节脉冲幅度的工作条件下，单片机U1通过调节高压控制模块4中的数字电位器U10～数字电位器U13，改变端口H_Vdc的电压大小，该电压决定了最终输出电流脉冲的幅度，在调节脉冲幅度时通过软件控制其大小不能超过脉冲限幅参数，从而实现限流保护功能；单片机U1根据设置的脉冲宽度调节脉宽调节模块2中的数字电位器U3，从而改变端口Pulse_LC输出脉冲的脉宽，该脉宽决定了最终输出电流脉冲的脉宽，脉冲驱动模块6保证了从端口Pulse_LC的电压脉冲信号变换到最终在前面板12的电流输出端口1215上输出的电流脉冲信号的过程中脉冲形状的质量；单片机U1根据工作模式按钮1211的输入状态，控制端口P14的高低电平，进而通过调制输入模块7决定当前工作在内部调制模式还是外部调制模式，如果当前工作在内部调制模式，单片机U1根据设置的重复频率调节其端口P15输出标准方波的频率，该频率决定了最终输出电流脉冲的重复频率，如果当前工作在外部调制模式，最终输出电流脉冲的重复频率取决于调制输入端口1212输入的外调制信号的频率；在按动脉冲参数选择按钮1206调节脉冲限幅、脉冲幅度、脉冲宽度和重复频率时，单片机U1会根据当前调节的参数，通过其端口P10、端口P11、端口P12和端口P13控制指示灯驱动模块10的输出，使前面板12上的脉冲限幅指示灯1202、脉冲幅度指示灯1203、脉冲宽度指示灯1204和重复频率指示灯1205按需要亮灭，以提示用户当前正在调节哪个参数；在按动工作模式按钮1211选择工作模式时，单片机U1会根据当前工作模式，通过其端口P14控制内部调制指示灯1209和外部调制指示灯1210按需要亮灭，以提示用户当前工作在内部调制模式还是外部调制模式；输出控制开关1213决定是否在电流输出端口1215上输出电流脉冲，该开关状态通过按键输入模块11转换为端口Enable上的高低电平，该高低电平控制脉宽调节模块2的端口Pulse_LC是否输出电压脉冲信号，即在电流输出端口1215上是否输出电流脉冲，另外端口Enable还通过指示灯驱动模块10控制电流输出指示灯1214的亮灭，以提示用户当前是否输出电流脉冲；过流控制模块8实时监测当前输出脉冲电流峰值，当该值大于脉冲幅度参数10％时，通过调节高压控制模块4中的数字电位器U10～数字电位器U13将输出电流脉冲的峰值降到最低以保护激光器，并且在显示屏1201上显示当前错误状态，以提示用户对驱动器进行检修，从而实现过流保护功能。
Claims (2)
1.一种高占空比半导体激光器脉冲驱动器，结构有脉冲显示模块(9)和前面板(12)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、脉宽调节模块(2)、开关信号产生模块(3)、高压控制模块(4)、高压储能模块(5)、脉冲驱动模块(6)、调制输入模块(7)、过流控制模块(8)、指示灯驱动模块(10)和按键输入模块(11)；
所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2-之间接电容C5，端口C1+和端口C1-之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J3的3脚和2脚，D形接口J3的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J3是一个9针D形接口；
所述的按键输入模块(11)的结构为，反相施密特触发器U20A的输入端通过电阻R41接插座J5的1脚、通过电阻R40接+5V电源并通过电容C27接数字地，输出端作为按键输入模块(11)的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U20B的输入端通过电阻R43接插座J5的2脚、通过电阻R42接+5V电源并通过电容C28接数字地，输出端接单片机U1的端口P16，反相施密特触发器U20C的输入端通过电阻R45接插座J5的3脚、通过电阻R44接+5V电源并通过电容C29接数字地，输出端接单片机U1的端口P17，反相施密特触发器U20D的输入端通过电阻R47接插座J5的4脚、通过电阻R46接+5V电源并通过电容C30接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U20E的输入端通过电阻R49接插座J5的5脚、通过电阻R48接+5V电源并通过电容C31接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；
所述的调制输入模块(7)的结构为，单片机U1的端口P14接N沟道场效应管Q5的栅极，N沟道场效应管Q5的源极接模拟地，漏极接继电器K1的5脚，继电器K1的4脚接+12V电源，3脚接单片机U1的端口P15，1脚作为调制输入模块(7)的输出端记为端口Pulse_Orig，2脚接肖特基二极管D11的正极、肖特基二极管D12的负极并通过电阻R36接运放U17A的输出端，肖特基二极管D11的负极接+5V电源，肖特基二极管D12的正极接数字地，运放U17A的同相输入端通过电阻R35接运放U17A的输出端并通过电阻R34接数字地，反相输入端接肖特基二极管D9的正极、肖特基二极管D10的负极并通过电阻R33接插座J2的1脚，肖特基二极管D9的负极接+5V电源，肖特基二极管D10的正极接数字地，插座J2的2脚接数字地；
所述的脉宽调节模块(2)的结构为，D触发器U4A的端口D接按键输入模块(11)的端口Enable，端口CLK接调制输入模块(7)的端口Pulse_Orig，端口CLR接+5V电源，端口作为脉宽调节模块(2)的输出端记为端口Pulse_LC，端口PR接数字电位器U3的端口A并通过电容C8接数字地，端口Q接电位器W1的抽头端，电位器W1的一个固定端接数字电位器U3的端口W，数字电位器U3的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R3接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R23接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R1接+5V电源，所述的数字电位器U3的型号是AD5272BRMZ-50；
所述的开关信号产生模块(3)的结构为，555定时器U5的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R5接+5V电源，端口DISC通过电阻R4接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C9接数字地，端口CVOLT通过电容C10接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块(8)的一个输出端记为端口SW_Pulse1接D触发器U4B的端口CLK，D触发器U4B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C11接数字地并通过电阻R6接D触发器U4B的端口Q，D触发器U4B的端口Q作为开关信号产生模块(8)的一个输出端记为端口SW_Pulse2接D触发器U6A的端口CLK，D触发器U6A的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C12接数字地并通过电阻R7接D触发器U6A的端口Q，D触发器U6A的端口Q作为开关信号产生模块(8)的一个输出端记为端口SW_Pulse3接D触发器U6B的端口CLK，D触发器U6B的端口D接数字地，端口CLR接+5V电源，端口PR通过电容C13接数字地并通过电阻R8接D触发器U6B的端口Q，D触发器U6B的端口Q作为开关信号产生模块(8)的一个输出端记为端口SW_Pulse4，所述的555定时器U5的型号是TLC555；
所述的高压控制模块(4)的结构为，二输入与非门U9A的一个输入端接开关信号产生模块(3)的端口SW_Pulse1和RS触发器U14的端口R1，另一个输入端接运放U7A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S1，运放U7A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D1的负极并通过电阻R14接+5V电源，稳压二极管D1的正极接数字地，运放U7A的反相输入端通过电阻R13接模拟地并通过电阻R12接数字电位器U10的端口W，数字电位器U10的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R9接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R10接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R11接+5V电源，端口A接高压储能模块(5)的端口HV_Ref1，二输入与非门U9B的一个输入端接开关信号产生模块(3)的端口SW_Pulse2和RS触发器U14的端口R2，另一个输入端接运放U7B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S2，运放U7B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D2的负极并通过电阻R20接+5V电源，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U7B的反相输入端通过电阻R19接模拟地并通过电阻R18接数字电位器U11的端口W，数字电位器U11的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C15接数字地，端口SCL通过电阻R15接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R16接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R17接+5V电源，端口A接高压储能模块(5)的端口HV_Ref2，二输入与非门U9C的一个输入端接开关信号产生模块(3)的端口SW_Pulse3和RS触发器U14的端口R3，另一个输入端接运放U8A的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S3，运放U8A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D3的负极并通过电阻R26接+5V电源，稳压二极管D3的正极接数字地，运放U8A的反相输入端通过电阻R25接模拟地并通过电阻R24接数字电位器U12的端口W，数字电位器U12的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C16接数字地，端口SCL通过电阻R21接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R22接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R23接+5V电源，端口A接高压储能模块(5)的端口HV_Ref3，二输入与非门U9D的一个输入端接开关信号产生模块(3)的端口SW_Pulse4和RS触发器U14的端口R4，另一个输入端接运放U8B的输出端，输出端接RS触发器U14的端口S4，运放U8B的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D4的负极并通过电阻R32接+5V电源，稳压二极管D4的正极接数字地，运放U8B的反相输入端通过电阻R31接模拟地并通过电阻R30接数字电位器U13的端口W，数字电位器U13的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C17接数字地，端口SCL通过电阻R27接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R28接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R29接+5V电源，端口A接高压储能模块(5)的端口HV_Ref4，所述的数字电位器U10～数字电位器U13的型号均为AD5272BRMZ-100；
所述的高压储能模块(5)的结构为，RS触发器U14的端口VCC和端口EN均接+5V电源，端口GND接数字地，端口Q1接N沟道场效应管Q1的栅极，端口Q2接N沟道场效应管Q2的栅极，端口Q3接N沟道场效应管Q3的栅极，端口Q4接N沟道场效应管Q4的栅极，N沟道场效应管Q1的源极接地，漏极作为高压储能模块(5)的一个输出端记为端口HV_Ref1接肖特基二极管D5的正极并通过电感L1接+12V电源，肖特基二极管D5的负极作为高压储能模块(5)的一个输出端记为端口H_Vdc接肖特基二极管D6的负极、肖特基二极管D7的负极、肖特基二极管D8的负极并通过相互并联的电容C18、C19、C20、C21和C22接模拟地，N沟道场效应管Q2的源极接地，漏极作为高压储能模块(5)的一个输出端记为端口HV_Ref2接肖特基二极管D6的正极并通过电感L2接+12V电源，N沟道场效应管Q3的源极接地，漏极作为高压储能模块(5)的一个输出端记为端口HV_Ref3接肖特基二极管D7的正极并通过电感L3接+12V电源，N沟道场效应管Q4的源极接地，漏极作为高压储能模块(5)的一个输出端记为端口HV_Ref4接肖特基二极管D8的正极并通过电感L4接+12V电源，所述RS触发器U14的型号是CD4044；
所述的脉冲驱动模块(6)的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块(2)的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C23接模拟地并接MOSFET驱动芯片U15的端口INA和端口IN B，MOSFET驱动芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+12V电源和模拟地，端口ENA和EN B接+12V电源并通过相互并联的电容C24和电容C25接模拟地，端口OUT A和端口OUTB接高速MOSFET芯片U16的端口G，高速MOSFET芯片U16的1脚、3脚、4脚和6脚接模拟地，端口D接插座J1的2脚，插座J1的1脚接高压储能模块(2)的端口H_Vdc，所述的MOSFET驱动芯片U15的型号是IXDD404，高速MOSFET芯片U16的型号是DE275-201N25A；
所述的过流控制模块(8)的结构为，AD转换芯片U18的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VIN-接数字地，端口接单片机U1的端口P27，端口SDATA接单片机U1的P25，端口SCLK接单片机U1的P26，端口VIN+接稳压二极管D14的负极、通过电阻R39接数字地并通过电阻R38接高压储能模块(5)的端口HV_Ref1，端口VREF接稳压二极管D13的负极并通过电阻R37接+5V电源，稳压二极管D13和稳压二极管D14的正极均接数字地，所述的AD转换芯片U18的型号为AD7451；
所述的脉冲显示模块(9)的结构为，显示屏U19的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分别接单片机U1的端口P24、端口和端口端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接电位器W3的抽头端，端口VDD接+5V电源并通过电容C26接数字地，端口VSS接数字地，电位器W3的一个固定端接+5V电源，所述的显示屏U19的型号为LCD1602；
所述的指示灯驱动模块(10)的结构为，N沟道场效应管Q6的栅极通过电阻R51接单片机U1的端口P10，源极接数字地，漏极通过电阻R50接插座J4的1脚，N沟道场效应管Q7的栅极通过电阻R53接单片机U1的端口P11，源极接数字地，漏极通过电阻R52接插座J4的2脚，N沟道场效应管Q8的栅极通过电阻R55接单片机U1的端口P12，源极接数字地，漏极通过电阻R54接插座J4的3脚，N沟道场效应管Q9的栅极通过电阻R57接单片机U1的端口P13，源极接数字地，漏极通过电阻R56接插座J4的4脚，N沟道场效应管Q10的栅极接P沟道场效应管Q11的栅极并通过电阻R59接单片机U1的端口P14，源极接数字地，漏极通过电阻R58接插座J4的5脚，P沟道场效应管Q11的源极接+5V电源，漏极通过电阻R60接插座J4的6脚，P沟道场效应管Q12的栅极通过电阻R62接按键输入模块(11)的端口Enable，源极接+5V电源，漏极通过电阻R61接插座J4的7脚；
所述的前面板(12)的结构有，显示屏(1201)、脉冲限幅指示灯(1202)、脉冲幅度指示灯(1203)、脉冲宽度指示灯(1204)、重复频率指示灯(1205)、脉冲参数选择按钮(1206)、参数调节旋钮(1207)、电源开关(1208)、内部调制指示灯(1209)、外部调制指示灯(1210)、工作模式按钮(1211)、调制输入端口(1212)、输出控制开关(1213)、电流输出指示灯(1214)和电流输出端口(1215)，其中，显示屏(1201)是脉冲显示模块(9)中所述的显示屏U19，型号为LCD1602，脉冲限幅指示灯(1202)、脉冲幅度指示灯(1203)、脉冲宽度指示灯(1204)、重复频率指示灯(1205)、内部调制指示灯(1209)和电流输出指示灯(1214)是6个发光二极管，其正极均接+5V电源，负极分别接指示灯驱动模块(10)中插座J4的1脚、2脚、3脚，4脚、5脚和7脚，外部调制指示灯(1210)是一个发光二极管，其正极接指示灯驱动模块(10)中插座J4的6脚，负极接数字地，脉冲参数选择按钮(1206)的一个引脚接按键输入模块(11)中插座J5的2脚，另一个引脚接数字地，参数调节旋钮(1207)是一个旋转编码器，旋转编码器的1脚接按键输入模块(11)中插座J5的4脚，旋转编码器的2脚接按键输入模块(11)中插座J5的5脚，旋转编码器的3脚公共端接数字地，电源开关(1208)是整个装置是否通电的总开关，工作模式按钮(1211)的一个引脚接按键输入模块(11)中插座J5的3脚，另一个引脚接数字地，调制输入端口(1212)是一个SMA母头，其正极接调制输入模块(7)中插座J2的1脚，负极接调制输入模块(7)中插座J2的2脚，输出控制开关(1213)是一个钥匙开关，钥匙开关的一个引脚接按键输入模块(11)中插座J5的1脚，另一个引脚接数字地，电流输出端口(1215)是一个SMA母头，其正极接脉冲驱动模块(6)中插座J1的1脚，负极接脉冲驱动模块(6)中插座J1的2脚。
2.根据权利要求1所述的一种窄脉宽半导体激光器脉冲驱动器，其特征在于，各元件参数为：晶振Y1为12MHz，电容C9、电容C11～电容C13均为1.2nF，电容C3～电容C6、电容C25、电容C26均为100nF，电容C20为100nF/150V涤纶电容，电容C10为10nF，电容C21为10nF/150V涤纶电容，电容C23为10pF，电容C24为10uF，电容C7、电容C14～电容C17均为1uF，电容C1、电容C2均为30pF，电容C27～电容C31均为330nF，电容C8为39pF，电容C18、电容C19均为4.7uF/150V涤纶电容，电容C22为4.7nF/150V涤纶电容，稳压二极管D1～稳压二极管D4、稳压二极管D13和稳压二极管D14的稳压电压均为2.5V，肖特基二极管D5～肖特基二极管D8的型号均为SB5200，肖特基二极管D9～肖特基二极管D12的型号均为1N5817，电感L1～电感L4均为560uH，N沟道场效应管Q1～N沟道场效应管Q4的型号均为IRF530，N沟道场效应管Q5～N沟道场效应管Q10的型号均为2SK1482，P沟道场效应管Q11和P沟道场效应管Q12的型号均为2SJ507，电阻R37和电阻R39均为1.25kΩ，电阻R40、电阻R42、电阻R44、电阻R46、电阻R48、电阻R51、电阻R53、电阻R55、电阻R57、电阻R59、电阻R62均为10kΩ，电阻R12、电阻R18、电阻R24电阻R30均为15kΩ精密电阻，电阻R1、电阻R11、电阻R17、电阻R23、电阻R29、电阻R41、电阻R43、电阻R45、电阻R47、电阻R49均为1kΩ，电阻R33和电阻R36均为20kΩ，电阻R5为24kΩ，电阻R13、电阻R19、电阻R25、电阻R31均为3.3kΩ精密电阻，电阻R50、电阻R52、电阻R54、电阻R56、电阻R58、电阻R60、电阻R61均为300Ω，电阻R2～电阻R4、电阻R6～电阻R10、电阻R14～电阻R16、电阻R20～电阻R22、电阻R26～电阻28、电阻R32、电阻R34均为5.1kΩ，电阻R35和电阻R38均为51kΩ，排阻Rp中所有电阻的阻值均为10kΩ，电位器W1为10kΩ，电位器W2为1kΩ，电位器W3为200kΩ，二输入与非门U9A～二输入与非门U9D是一个型号为CD4011的集成二输入与非门芯片的4个工作单元，反相施密特触发器U20A～反相施密特触发器U20E是一个型号为SN7414的集成反相施密特触发器的5个工作单元，D触发器U4A和D触发器U4B是一个型号为74S74的集成D触发器芯片的2个工作单元，D触发器U6A和D触发器U6B是一个型号为74S74的集成D触发器芯片的2个工作单元，运放U7A和运放U7B是一个型号为TLC2252的集成运放的2个工作单元，运放U8A和运放U8B是一个型号为TLC2252的集成运放的2个工作单元，运放U17A是一个型号为TLC2252的集成运放的1个工作单元，继电器K1的型号为HRS4H-S-DC12V。
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