CN108802750A - 一种用于激光测距的调制驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于激光测距的调制驱动电路,包括比例积分(PI)负反馈控制电路、偏置电流产生电路、调制电路;所述PI负反馈控制电路的控制信号包括驱动电压信号由微处理器单元(MCU)发送,同时通过PI负反馈电路控制激光的光照强度;所述偏置电流产生电路,接受PI负反馈控制电路的信号,做出相应偏置电流通断操作,形成具有一定频率的脉冲偏置电流;所述调制电路,是由U1芯片及相对应的外围电路产生所需调制电流信号。该调制驱动电路工作时,可以降低半导体激光的功耗、减少发热量,并且该电路体积小,非常适合空间较小的手持式激光测距仪。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器电子电路技术领域,特别涉及一种用于激光测距的调制驱动电路。
背景技术
应用于手持式激光测距的激光器多用于半导体激光器,它是技术相当成熟且发展很快的一类激光器,其应用领域已经涵盖整个光电子学,成为了目前光电子学的关键技术,然而当前,半导体激光器的驱动电路多数采用连续偏置电流驱动,且没有及时的激光光强检测负反馈电路,因此在激光测距需求下,该种驱动电路能耗大,发热量多,导致设备单次工作时间较短,不能很好满足有一定持续工作时长需求。
发明内容
因此,针对上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种半导体激光器驱动电路,以达到降低电路功耗和减少发热量,使其更好满足激光测距的单次工作时间需求。
本发明的技术方案:
一种用于激光测距的调制驱动电路,包括比例积分负反馈控制电路、偏置电流产生电路、调制电路,
所述比例积分负反馈控制电路的控制信号输入端连接微处理器单元,用于接收微处理器单元发送的驱动电压信号,同时比例积分负反馈控制电路的输出端连接到偏置电流产生电路的输入端;
所述偏置电流产生电路的输入端连接比例积分负反馈控制电路的输出端,接受比例积分负反馈控制电路的信号,做出相应偏置电流通断操作,产生一定频率的脉冲偏置电流并通过输出端连接到半导体激光器的发光管LD;
所述调制电路是由芯片U1及相对应的外围电路产生所需调制电流信号并叠加到偏置电流产生电路的输出端后连接到半导体激光器的发光管LD;
所述半导体激光器的检测保护管PD连接到比例积分负反馈控制电路,所述半导体激光器的公共接地端接地。
所述比例积分负反馈控制电路是由电容C5、电容C6和电阻R6组成的π型滤波器、运算放大器U2及电阻R5、电容C4组成的比例积分负反馈以及电阻R7、电阻R8、电阻R9组成的放大电路组成,所述π型滤波器的输出端连接到运算放大器U2的同相输入端,运算放大器U2的输出端一路串联连接电阻R5和电容C4后连接到偏置电流产生电路的限幅二极管D1输入端,运算放大器U2的输出端另一路连接到电阻R7、电阻R8、电阻R9组成的放大电路后连接到检测保护管PD,运算放大器U2的反相输入端也连接到限幅二极管D1的输入端。
所述偏置电流产生电路由限幅二极管D1、供电电源VCC1、滤纹波电容C1、基极下拉电阻R1、限流电阻R2、开关三级管Q1、滤波电容C2及通直流的电感L2组成,所述限幅二极管D1的输出端连接到开关三级管Q1的集电极,开关三级管Q1的基极通过基极下拉电阻R1连接到供电电源VCC1,供电电源VCC1通过滤纹波电容C1连接到开关三级管Q1的集电极,所述限流电阻R2一端接地,另一端连接到开关三级管Q1的集电极,所述开关三级管Q1的发射极连接到通直流的电感L2的一端,通直流的电感L2的另一端分别连接到半导体激光器的发光管LD和调制电路中的电阻R3的一端,在开关三级管Q1的发射极还连接滤波电容C2的一端,滤波电容C2的另一端接地。
所述调制电路包括芯片U1、晶振Y1、电阻R3、电容C3、电阻R4,所述电阻R3一端连接通直流的电感L2,另一端连接电容C3的一端,电容C3的另一端连接到电阻R4的一端,电阻R4的另一端连接到芯片U1的CLK0端口,所述芯片U1的XA端口和XB端口连接到晶振Y1。
所述芯片U1采用S5351芯片,晶振Y1为25MHz无源晶振。
所述芯片U1通过P0、P1端口经IIC协议与微处理器单元通讯。
所述运算放大器U2采用TP1561A微功耗运算放大器。
所述开关三级管Q1采用NPN型开关三级管。
本发明的有益效果是:可以显著降低半导体激光器功耗,减少发热量,且具有过热保护功能,此外该驱动电路占用空间小,非常适合手持式小型激光测距仪。同时该驱动电路还具有结构简单,可靠性高,抗干扰性强的特点。
附图说明
图1为本发明电路结构示意图。
图中标号分别表示:1—比例积分负反馈控制电路,2—偏置电流产生电路,3—调制电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明的技术方案:
一种用于激光测距的调制驱动电路,包括比例积分负反馈控制电路1、偏置电流产生电路2、调制电路3,
所述比例积分负反馈控制电路的控制信号输入端连接微处理器单元,用于接收微处理器单元发送的驱动电压信号,同时比例积分负反馈控制电路的输出端连接到偏置电流产生电路的输入端;
所述偏置电流产生电路的输入端连接比例积分负反馈控制电路的输出端,接受比例积分负反馈控制电路的信号,做出相应偏置电流通断操作,产生一定频率的脉冲偏置电流并通过输出端连接到半导体激光器的发光管LD;
所述调制电路是由芯片U1及相对应的外围电路产生所需调制电流信号并叠加到偏置电流产生电路的输出端后连接到半导体激光器的发光管LD;
所述半导体激光器的检测保护管PD连接到比例积分负反馈控制电路,所述半导体激光器的公共接地端接地。
所述PI负反馈控制电路的控制信号包括驱动电压信号由微处理器单元(MCU)发送,同时通过PI负反馈电路控制激光的光照强度;
如图1所示,图中标有1的虚线框标为所述PI负反馈控制电路,是由大电容C5、小电容C6和电阻R6组成的π型滤波器和TP1561A微功耗运算放大器U2及电阻R5、电容C4组成的PI负反馈,以及电阻R7、电阻R8、电阻R9组成的放大电路组成。其中控制信号由微处理器单元(MCU)发送,既可以作为激光器的开闭功用,并且在工作状态下提供一定占空比的0.9V驱动电压信号通过U2运算放大器及其组成的检测激光光照强度的PI负反馈信号来控制偏置电流的通断,形成脉冲驱动半导体激光器,同时对激光器光强(也可以说单位时间激光输出功率/散热)做出及时控制,到达了减小激光器单位时间的功耗和热量及防过热目的。
所述偏置电流产生电路,接受PI负反馈控制电路的信号,做出相应偏置电流通断操作,产生一定频率的脉冲偏置电流;
如图1所示,图中标有2的虚线框标为所述偏置电流产生电路,是由限幅二极管D1、供电电源VCC1、滤纹波电容C1、基极下拉电阻R1、限流电阻R2、NPN型开关三级管Q1、滤波电容C2及通直流的电感L2组成。其中传入信号为PI负反馈控制电路的信号,通过限幅二极管将0.9V的脉冲驱动电压(占空比实现的脉冲电压)和检测到的激光器光强变化信号限定在0.6V左右输入到NPN型开关三极管的基极,并在集电极接入0.3V左右的VCC1电压,使得流过集电极的电流稳定在30mA,作为激光器的偏置电流。由于驱动电压主要为0.9V的脉冲电压和过热情况下的反馈电压,通过NPN型的开关三极管后产生驱动激光器的脉冲偏置电流。
所述调制电路,是由U1芯片及相对应的外围电路产生所需调制电流信号;
如图1所示,图中标有3的虚线框标为所述调制电路,是由S5351芯片及25MHz无源晶振Y1、电阻R3、滤波电容C3、阻抗匹配电阻R4组成的产生所需调制电流信号电路。芯片通过P0、P1端口经IIC协议与微控制器(MCU)通讯,由微控制器控制S5351芯片通过外部Y1晶振产生所需的调制信号并通过CLK0端口经滤波电容C3滤除干扰信号后与偏置电路叠加后产生所需的调制偏置电流。
本发明的技术方案应用与半导体激光器测距中,通过脉冲偏置调制驱动电流驱动半导体激光器输出一定的调制频率的脉冲激光,同时还可以通过激光光强检测反馈电路控制激光器的单次工作发热量,因此该驱动电路可以显著降低半导体激光器功耗,减少发热量,且具有过热保护功能,此外该驱动电路占用空间小,非常适合手持式小型激光测距仪。同时该驱动电路还具有结构简单,可靠性高,抗干扰性强的特点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种用于激光测距的调制驱动电路,包括比例积分负反馈控制电路、偏置电流产生电路、调制电路,其特征在于:
所述比例积分负反馈控制电路的控制信号输入端连接微处理器单元,用于接收微处理器单元发送的驱动电压信号,同时比例积分负反馈控制电路的输出端连接到偏置电流产生电路的输入端;
所述偏置电流产生电路的输入端连接比例积分负反馈控制电路的输出端,接受比例积分负反馈控制电路的信号,做出相应偏置电流通断操作,产生一定频率的脉冲偏置电流并通过输出端连接到半导体激光器的发光管LD;
所述调制电路是由芯片U1及相对应的外围电路产生所需调制电流信号并叠加到偏置电流产生电路的输出端后连接到半导体激光器的发光管LD;
所述半导体激光器的检测保护管PD连接到比例积分负反馈控制电路,所述半导体激光器的公共接地端接地。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述比例积分负反馈控制电路是由电容C5、电容C6和电阻R6组成的π型滤波器、运算放大器U2及电阻R5、电容C4组成的比例积分负反馈以及电阻R7、电阻R8、电阻R9组成的放大电路组成,所述π型滤波器的输出端连接到运算放大器U2的同相输入端,运算放大器U2的输出端一路串联连接电阻R5和电容C4后连接到偏置电流产生电路的限幅二极管D1输入端,运算放大器U2的输出端另一路连接到电阻R7、电阻R8、电阻R9组成的放大电路后连接到检测保护管PD,运算放大器U2的反相输入端也连接到限幅二极管D1的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述偏置电流产生电路由限幅二极管D1、供电电源VCC1、滤纹波电容C1、基极下拉电阻R1、限流电阻R2、开关三级管Q1、滤波电容C2及通直流的电感L2组成,所述限幅二极管D1的输出端连接到开关三级管Q1的集电极,开关三级管Q1的基极通过基极下拉电阻R1连接到供电电源VCC1,供电电源VCC1通过滤纹波电容C1连接到开关三级管Q1的集电极,所述限流电阻R2一端接地,另一端连接到开关三级管Q1的集电极,所述开关三级管Q1的发射极连接到通直流的电感L2的一端,通直流的电感L2的另一端分别连接到半导体激光器的发光管LD和调制电路中的电阻R3的一端,在开关三级管Q1的发射极还连接滤波电容C2的一端,滤波电容C2的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述调制电路包括芯片U1、晶振Y1、电阻R3、电容C3、电阻R4,所述电阻R3一端连接通直流的电感L2,另一端连接电容C3的一端,电容C3的另一端连接到电阻R4的一端,电阻R4的另一端连接到芯片U1的CLK0端口,所述芯片U1的XA端口和XB端口连接到晶振Y1。
5.根据权利要求4所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述芯片U1采用S5351芯片,晶振Y1为25MHz无源晶振。
6.根据权利要求5所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述芯片U1通过P0、P1端口经IIC协议与微处理器单元通讯。
7.根据权利要求5所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述运算放大器U2采用TP1561A微功耗运算放大器。
8.根据权利要求5所述的一种用于激光测距的调制驱动电路,其特征在于:所述开关三级管Q1采用NPN型开关三级管。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 441200 milang Industrial Park, 112 Jianshe West Road, Zaoyang City, Xiangyang City, Hubei Province Applicant after: Hubei Mirang Technology Co.,Ltd. Address before: 441200 milang Industrial Park, 112 Jianshe West Road, Zaoyang City, Xiangyang City, Hubei Province Applicant before: ZAOYANG MIRAN SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
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