CN109901638A - 一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，还包括MCU最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路包括驱动芯片U5、MOS管Q4、二极管D3、电感L3、电感L6，所述温度检测电路包括温度传感器U11；本发明能够有效提高APD探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对APD探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。本发明满足在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。
Description
技术领域
本发明属于激光光电技术领域，涉及APD探测器所需反向偏压电路，具体涉及一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路。
背景技术
APD探测器的工作原理是：雪崩光电二极管（APD）利用入射光信号转换成半导体器件内的光电子，在此基础上，利用反向偏压产生的雪崩击穿原理对光电子进行雪崩式放大，具有响应速度高、响应速度快，体积小等突出优点，因而在激光测距中成为了激光回波接收的首选探测器。
目前市场上已有的APD探测器反向偏压生成电路多是固定电压值模式，而APD探测器实际使用中会遇到不同的环境温度，所以会有不同的最佳工作点及性能参数。例如，激光测距机的探测器在高温下工作时需45V偏压，常温下需要40V偏压，低温下需要30V偏压，传统设计APD反向偏压不随温度变化或者是粗略的范围变化，不能实现探测器模块的最优性能。鉴于现有的驱动电路温度适应性差，现提出一种可根据温度自适应调节APD所需反向偏压的电路。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，有效提高APD探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对APD探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，还包括MCU最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与MCU最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述MCU最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，MCU最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的APD反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的APD反向偏压；
所述反向偏压生成电路包括驱动芯片U5、MOS管Q4、二极管D3、电感L3、电感L6，所述驱动芯片U5的10脚连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极与二极管D3连接并通过电容C31接地，MOS管Q4的源极接地；所述驱动芯片U5的11脚通过电感L3与MOS管Q4的漏极连接，驱动芯片U5的11脚通过并联的电容C28、电容C32后接地，驱动芯片U5的11脚连接正电源GL；所述驱动芯片U5的4脚通过电阻R18与5脚连接，电阻R18的一端分别连接电感L6、连接电容C45后接地，所述驱动芯片U5的5脚、7脚之间连接有串联的电容C44、电阻R24，电阻R21与串联后的电容C44、电阻R24并联，所述驱动芯片U5的5脚连接电感L6，电感L6的一端通过电容C45接地，另一端分别接地、接电源APD+；
所述温度检测电路包括温度传感器U11，温度传感器U11的2脚、3脚之间连接电容C50，温度传感器U11的1脚为VDD端并接入电压V02、2脚为VOUT端、3脚接地。
进一步的，所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。
进一步的，所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输出。
进一步的，所述MCU最小系统分别连接有调试接口、ARM去耦电容。
进一步的，所述驱动芯片U5的6脚通过电阻R23与7脚连接后再通过电阻R25接地。
进一步的，所述驱动芯片U5的8脚通过串联的电阻R17、电容C39后接地。
进一步的，所述驱动芯片U5的9脚接地。
进一步的，所述反向偏压生成电路的正电源GL为+5V。
进一步的，所述温度传感器U11的2脚的VOUT端为+3.3V。
本发明的有益效果是：
本发明的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，有效提高APD探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对APD探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。本发明满足在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理；
本发明中，包括MCU最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与MCU最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述MCU最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，MCU最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的APD反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的APD反向偏压；各个模块和电路相互配合，逻辑紧密，响应高效、快速，自适应能力强。
其中，反向偏压生成电路包括驱动芯片U5、MOS管Q4、二极管D3、电感L3、电感L6，反向偏压生成电路通过MCU最小系统与温度检测电路的实时调控，进而更好地体现温度变化对APD探测器工作性能的影响降低到最小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体原理框图；
图2为本发明反向偏压生成电路的电路原理图；
图3为本发明温度检测电路的电路原理图；
图4为MCU最小系统的原理图。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，还包括MCU最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与MCU最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述MCU最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，MCU最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的APD反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的APD反向偏压；
进一步的，所述的温度检测电路对外界环境温度进行实时检测，随外界温度改变之后输出与温度对应的数据信息；所述的MCU最小系统是电路核心，从温度检测读取温度信息并控制反向偏压生成电路生成合适的APD偏压；所述的反向偏压生成电路是受MCU最小系统的程序控制进而产生APD反向偏压；所述的探测器电路是激光测距的重要电路，反偏电压为其提供工作条件；
所述反向偏压生成电路包括驱动芯片U5、MOS管Q4、二极管D3、电感L3、电感L6，所述驱动芯片U5的10脚连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极与二极管D3连接并通过电容C31接地，MOS管Q4的源极接地；所述驱动芯片U5的11脚通过电感L3与MOS管Q4的漏极连接，驱动芯片U5的11脚通过并联的电容C28、电容C32后接地，驱动芯片U5的11脚连接正电源GL；所述驱动芯片U5的4脚通过电阻R18与5脚连接，电阻R18的一端分别连接电感L6、连接电容C45后接地，所述驱动芯片U5的5脚、7脚之间连接有串联的电容C44、电阻R24，电阻R21与串联后的电容C44、电阻R24并联，所述驱动芯片U5的5脚连接电感L6，电感L6的一端通过电容C45接地，另一端分别接地、接电源APD+；
所述温度检测电路包括温度传感器U11，温度传感器U11的2脚、3脚之间连接电容C50，温度传感器U11的1脚为VDD端并接入电压V02、2脚为VOUT端、3脚接地。
进一步的，温度传感器U11采用温度传感器TMP235，其输出为线性电压变化，即随温度变化输出电压变化。当温度改变时，MCU最小系统采集的电压改变，结合探测器参数数据包控制反向偏压生成电路生产相对应的电压，使其工作在最佳状态。
进一步的，所述反向偏压生成电路的正电源GL为+5V。
进一步的，所述驱动芯片U5的6脚通过电阻R23与7脚连接后再通过电阻R25接地。
进一步的，所述驱动芯片U5的8脚通过串联的电阻R17、电容C39后接地。
进一步的，所述驱动芯片U5的9脚接地。
进一步的，所述温度传感器U11的2脚的VOUT端为+3.3V。
进一步的，所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输出。
进一步的，所述MCU最小系统分别连接有调试接口、ARM去耦电容。
进一步的，所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。进一步的，本实施例里的MCU最小系统为STM32F101CBT6。
进一步的，反向偏压生成电路为程序可控、可调节，即受MCU最小系统控制。
本实施例中，激光测距机的探测器在高温下工作时需45V偏压，常温下需要40V偏压，低温下需要30V偏压，传统设计APD反向偏压不随温度变化或者是粗略的范围变化，不能实现探测器模块的最优性能，而本技术方案通过检测外界环境的温度，MCU读取数据并结合探测器参数数据包实时控制APD反向偏压电路输出偏压的大小，实现其性能最佳。
综上所述，本发明的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，有效提高APD探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对APD探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。本发明满足在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，其特征在于：还包括MCU最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与MCU最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述MCU最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，MCU最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的APD反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的APD反向偏压；
所述反向偏压生成电路包括驱动芯片U5、MOS管Q4、二极管D3、电感L3、电感L6，所述驱动芯片U5的10脚连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极与二极管D3连接并通过电容C31接地，MOS管Q4的源极接地；所述驱动芯片U5的11脚通过电感L3与MOS管Q4的漏极连接，驱动芯片U5的11脚通过并联的电容C28、电容C32后接地，驱动芯片U5的11脚连接正电源GL；所述驱动芯片U5的4脚通过电阻R18与5脚连接，电阻R18的一端分别连接电感L6、连接电容C45后接地，所述驱动芯片U5的5脚、7脚之间连接有串联的电容C44、电阻R24，电阻R21与串联后的电容C44、电阻R24并联，所述驱动芯片U5的5脚连接电感L6，电感L6的一端通过电容C45接地，另一端分别接地、接电源APD+；
所述温度检测电路包括温度传感器U11，温度传感器U11的2脚、3脚之间连接电容C50，温度传感器U11的1脚为VDD端并接入电压V02、2脚为VOUT端、3脚接地。
2.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述MCU最小系统采用STM32系列单片机。
3.根据权利要求2所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述MCU最小系统的7脚为复位端口，MCU最小系统的1脚为U1输出。
4.根据权利要求2所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述MCU最小系统分别连接有调试接口、ARM去耦电容。
5.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述驱动芯片U5的6脚通过电阻R23与7脚连接后再通过电阻R25接地。
6.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述驱动芯片U5的8脚通过串联的电阻R17、电容C39后接地。
7.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述驱动芯片U5的9脚接地。
8.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述反向偏压生成电路的正电源GL为+5V。
9.根据权利要求1所述的一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路，其特征在于：所述温度传感器U11的2脚的VOUT端为+3.3V。
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