CN207134602U - 一种脉冲激光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脉冲激光二极管驱动电路，包括脉冲信号产生电路、功率放大电路、脉冲激光二极管LD和辅助供电电路；脉冲信号产生电路用于产生电脉冲信号，并且具有波形可选、频率和占空比都可调的脉冲产生器，脉冲信号产生电路所产生的脉冲信号用于激励下一级的功率放大电路，功率放大电路对前一级的电脉冲信号进行放大，放大后的信号用于驱动脉冲激光二极管LD正常工作，辅助供电电路用于为脉冲信号产生电路和功率放大电路供电。有益效果是能够提供一种高精度的、频率和占空比可调的脉冲激光二极管驱动电路，能够较好的克服脉冲激光二极管驱动源信号的精度低不稳定、频率可变、占空比不确定等问题。

Description

一种脉冲激光二极管驱动电路

技术领域

本实用新型属于激光器、激光雷达等技术领域，尤其是涉及一种脉冲激光二极管驱动电路。

背景技术

随着半导体激光技术的日益发展和成熟，采用激光二极管或激光二极管阵列替代传统的闪光灯和离子泵浦源已经成为固体激光技术的发展方向。二极管激光器以其尺寸小，质量轻，工作寿命长等优点被广泛地应用于国防、科研、医疗、通讯等领域。随着激光器性能的不断提升，激光二极管驱动电源的性能也得到了不断的提升。激光二极管输出光的状态直接由驱动电路决定，因此对于与其配套的驱动电路就提出了更加严格的要求。激光二极管驱动电路直接影响着激光二极管的输出功率、使用寿命、整机体积等，是决定脉冲激光二极管光脉冲优劣的重要因素。很多时候，某项激光技术性能指标能否达到，往往直接取决于相应的激光二极管驱动电路系统的质量，稳定可靠的激光二极管驱动是必要条件。

国外在脉冲激光二极管驱动研究方面投入较大，许多驱动已经模块化且运行稳定可靠。而相比之下国内在这方面研究很少。在激光探测和激光通信中，系统带宽、作用距离、精度、抗干扰和低功耗都取决于脉冲激光二极管发射脉冲的质量，而激光二极管产生的光脉冲特性在一定程度上依赖于脉冲驱动源信号的精度与稳定性。不同脉冲激光二极管的参数特性不同，所需要的驱动信号的频率与占空比不同，因此需要一种高精度、高稳定性、频率和占空比均可调的脉冲激光二极管驱动电路，可广泛应用于不同指标参数的脉冲激光二极管驱动中。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种脉冲激光二极管驱动电路，能够提供一种高精度的、频率和占空比可调的脉冲激光二极管驱动电路，能够较好的克服脉冲激光二极管驱动源信号的精度低不稳定、频率可变、占空比不确定等问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：包括脉冲信号产生电路、功率放大电路、脉冲激光二极管LD和辅助供电电路；所述脉冲信号产生电路用于产生电脉冲信号，并且具有波形可选、频率和占空比都可调的脉冲产生器，脉冲信号产生电路所产生的脉冲信号用于激励下一级的所述功率放大电路，所述功率放大电路对前一级的电脉冲信号进行放大，放大后的信号用于驱动所述脉冲激光二极管LD正常工作，所述辅助供电电路用于为所述脉冲信号产生电路和所述功率放大电路供电。

进一步的，所述辅助供电电路包括第一隔离电源模块M1和第二隔离电源模块M2；所述脉冲信号产生电路包括IC芯片MAX038；所述功率放大电路包括雪崩三极管Q1。

进一步的，所述辅助供电电路的结构为：24V+分别连接所述第一隔离电源模块M1和所述第二隔离电源模块M2的1脚，24V-分别连接所述第一隔离电源模块M1与所述第二隔离电源模块M2的2脚，24V+与24V-之间连接有第一电容C1，所述第一隔离电源模块M1的6脚连接所述IC芯片MAX038的17脚提供+5V供电，所述第一隔离电源模块M1的4脚与所述第二隔离电源模块M2的6脚连接一起接到所述IC芯片MAX038的2、6、9、11、12、13、15、16脚，最后一起接到所述IC芯片MAX038的供电地，所述第二隔离电源模块M2的4脚连接所述IC芯片MAX038的20脚提供-5V供电，所述第一隔离电源模块M1的6脚与4脚之间连接有第二电容C2，所述第二隔离电源模块M2的6脚与4脚之间连接有第三电容C3，所述IC芯片MAX038的16脚与供电地之间连接有第四电容C4。

进一步的，所述脉冲信号产生电路的结构为：所述IC芯片MAX038的3脚和4脚设有用于选择波形的接入电位；所述IC芯片MAX038的7脚和1脚之间接有第一可调电阻RD，所述IC芯片MAX038的1脚为内部2.5V基准源，所述IC芯片MAX038的1脚与所述IC芯片MAX038的供电地之间接有第五电容C5，所述IC芯片MAX038的8脚与1脚之间接有第二可调电阻RF，所述IC芯片MAX038的10脚与1脚之间接有第三电阻RIN，所述IC芯片MAX038的5脚与供电地之间接有外接震荡电容CF，所述IC芯片MAX038的19脚与所述雪崩三极管Q1的基极之间接有高精度电阻RO。

进一步的，所述功率放大电路的结构为：所述雪崩三极管Q1的集电极与辅助供电HVCC之间接有电感L，所述雪崩三极管Q1的集电极与所述脉冲激光二极管LD的正极之间接有第六电容C6,所述脉冲激光二极管LD极性反向并联有二极管D2，所述二极管D2的两端分别接在第六电容C6与所述IC芯片MAX038的供电地之间。

相对于现有技术，本实用新型所述的脉冲激光二极管驱动电路具有以下优势：

首先由辅助供电电路提供外界供电，然后根据负载脉冲激光二极管LD的参数特性，通过调节IC芯片的3脚与4脚的电位来调节所需要的脉冲信号，通过调节高精度低温漂第一可变电阻RD来调节所需要的脉冲信号的占空比，通过调节高精度低温漂第二可变电阻RF和第三电阻RIN来调节负载脉冲激光二极管LD所需要的频率，从而实现输出频率可调、占空比可调、波形可选的脉冲输出，然后输出脉冲驱动三极管的导通与关断，通过电容充放电的原理来驱动脉冲激光二极管的工作

本实用新型中采用的是IC芯片MAX038芯片，其芯片是一种只需很少外部元器件即可实现的高精度的脉冲信号产生器。在适当调整其外部控制条件时，它可以产生准确的高频方波、正弦波、三角波等信号。该方法产生的脉冲信号具有输出频率可调、占空比可调、波形可选等优点，其波形稳定性强、失真小、使用方便、应用范围广、输出精度高等特点，广泛应用于脉冲激光二极管驱动电路中。其基本电路包括脉冲信号产生和脉冲信号功率放大两部分。具有脉冲精度高、失真小、稳定性好、脉冲信号波形可选、脉冲频率可调、脉冲信号占空比可调等，使用方便，可广泛应用于不同种类，不同型号的脉冲激光二极管驱动电路中。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的电路原理图。

图中：

C1表示第一电容C1；C2表示第二电容C2；C3表示第三电容C3；C4表示第四电容C4；C5表示第五电容C5；C6表示第六电容C6；MAX038表示IC芯片MAX038芯片；RD表示第一可调电阻RD；RF表示第二可调电阻RF；RIN表示第三电阻RIN；RO表示高精度电阻RO；CF表示外接振荡电容CF；Q1表示雪崩三极管Q1；D2表示二极管D2；L表示电感L；M1表示第一电源隔离模块M1；M2表示第二电源隔离模块M2。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型所述驱动电路的结构示意图。脉冲激光二极管驱动电路首先要产生一个电脉冲信号，用它来激励下一级功率放大电路。由于电脉冲信号的频率和占空比直接影响到输出脉冲信号的指标，所以采用的脉冲信号产生电路具有波形可选、频率和占空比都可调的脉冲产生器，它可以实现脉宽和频率在指标范围内连续可调。通过功率放大电路对前一级产生的电脉冲信号进行放大，从而驱动脉冲激光二极管LD的正常工作。辅助供电电路可以提供给各个部分的电源供电。

如图2所示，本实用新型所述驱动电路的电路原理。该驱动电路主要包括脉冲信号产生电路、功率放大电路、辅助供电电路及脉冲激光二级管LD等。

所述的脉冲信号产生电路主要包括IC芯片MAX038供电、脉冲信号波形选择、脉冲信号占空比调节、脉冲信号频率调节等部分。IC芯片MAX038供电采用±5V电源供电，由第一隔离电源模块M1和第二隔离电源模块M2提供，24V+分别连接第一隔离电源模块M1和第二隔离电源模块M2的1脚，24V-分别连接第一隔离电源模块M1和第二隔离电源模块M2的2脚，第一电容C1两端分别连接24V+与24V-，起到24V供电滤波的作用。第一隔离电源模块M1的6脚连接IC芯片MAX038的17脚提供+5V供电，第一隔离电源模块M1的4脚与第二隔离电源模块M2的6脚连接一起接到IC芯片MAX038的2、6、9、11、12、13、15、16脚，最后一起接到IC芯片MAX038的供电地。第二隔离电源模块M2的4脚连接IC芯片MAX038的20脚提供-5V供电。第二电容C2两端分别连接第一隔离电源模块M1的6脚与4脚，起到+5V供电滤波的作用。第三电容C3两端分别连接第二隔离电源模块M2的6脚与4脚，起到-5V供电滤波的作用。第四电容C4两端分别连接IC芯片MAX038的16脚与MAX038的供电地。脉冲信号波形选择通过IC芯片MAX038的3脚与4脚实现，IC芯片MAX038的3脚输入高电位且4脚输入低电位，IC芯片MAX038的19脚输出三角波；IC芯片MAX038的3脚输入低电位且4脚输入低电位，IC芯片MAX038的19脚输出方波；IC芯片MAX038的3脚输入任意电位且4脚输入高电位，IC芯片MAX038的19脚输出正弦波。脉冲信号的占空比通过高精度低温漂第一可变电阻RD来调节，可调占空比范围为15％～85％，第一可调电阻RD的两端分别连接IC芯片MAX038的7脚与1脚。IC芯片MAX038的1脚为IC内部2.5V基准源，第五电容C5两端分别连接IC芯片MAX038的1脚与IC芯片MAX038的供电地，起到2.5V基准源滤波的作用。脉冲信号的频率调节通过高精度低温漂第二可变电阻RF和第三电阻RIN来调节，可调频率范围为0.1Hz～20MHz，第二可调电阻RF的两端分别连接IC芯片MAX038的8脚与1脚，实现脉冲信号频率的精细调节，第三电阻RIN的两端分别连接IC芯片MAX038的10脚与1脚，实现脉冲信号频率的宽范围调节。外接震荡电容CF的两端分别接IC芯片MAX038的5脚与IC芯片MAX038的供电地。高精度电阻RO两端分别连接IC芯片MAX038的19脚与雪崩三极管Q1的基极。

所述的功率放大电路由雪崩三极管Q1来实现，雪崩三极管导通瞬间电流极大，既能满足了高速开关的要求，又可以大幅度提升输出功率。雪崩三极管Q1的基极接高精度电阻RO，发射极接IC芯片MAX038的供电地，集电极接电感L。电感L为储能电感，其两端分别接雪崩三极管Q1的集电极与辅助供电HVCC，第六电容C6为储能电容，其两端分别接雪崩三极管Q1的集电极与脉冲激光二极管LD的正极。二极管D2与脉冲激光二极管LD极性反向并联，其两端分别接电容C6与IC芯片MAX038的供电地。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：包括脉冲信号产生电路、功率放大电路、脉冲激光二极管LD和辅助供电电路；所述脉冲信号产生电路用于产生电脉冲信号，并且具有波形可选、频率和占空比都可调的脉冲产生器，脉冲信号产生电路所产生的脉冲信号用于激励下一级的所述功率放大电路，所述功率放大电路对前一级的电脉冲信号进行放大，放大后的信号用于驱动所述脉冲激光二极管LD正常工作，所述辅助供电电路用于为所述脉冲信号产生电路和所述功率放大电路供电。

2.根据权利要求1所述的脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：所述辅助供电电路包括第一隔离电源模块M1和第二隔离电源模块M2；所述脉冲信号产生电路包括IC芯片MAX038；所述功率放大电路包括雪崩三极管Q1。

3.根据权利要求2所述的脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：所述辅助供电电路的结构为：其中，所述第一隔离电源模块M1和所述第二隔离电源模块M2的1脚是输入端，2脚是接地端，6脚是高电势端，4脚是低电势端，24V+分别连接所述第一隔离电源模块M1和所述第二隔离电源模块M2的1脚，24V-分别连接所述第一隔离电源模块M1与所述第二隔离电源模块M2的2脚，24V+与24V-之间连接有第一电容C1，所述第一隔离电源模块M1的6脚连接所述IC芯片MAX038的17脚提供+5V供电，所述第一隔离电源模块M1的4脚与所述第二隔离电源模块M2的6脚连接一起接到所述IC芯片MAX038的2、6、9、11、12、13、15、16脚，最后一起接到所述IC芯片MAX038的供电地，所述第二隔离电源模块M2的4脚连接所述IC芯片MAX038的20脚提供-5V供电，所述第一隔离电源模块M1的6脚与4脚之间连接有第二电容C2，所述第二隔离电源模块M2的6脚与4脚之间连接有第三电容C3，所述IC芯片MAX038的16脚与供电地之间连接有第四电容C4。

4.根据权利要求2所述的脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生电路的结构为：所述IC芯片MAX038的3脚和4脚设有用于选择波形的接入电位；所述IC芯片MAX038的7脚和1脚之间接有第一可调电阻RD，所述IC芯片MAX038的1脚为内部2.5V基准源，所述IC芯片MAX038的1脚与所述IC芯片MAX038的供电地之间接有第五电容C5，所述IC芯片MAX038的8脚与1脚之间接有第二可调电阻RF，所述IC芯片MAX038的10脚与1脚之间接有第三电阻RIN，所述IC芯片MAX038的5脚与供电地之间接有外接震荡电容CF，所述IC芯片MAX038的19脚与所述雪崩三极管Q1的基极之间接有高精度电阻RO。

5.根据权利要求2所述的脉冲激光二极管驱动电路，其特征在于：所述功率放大电路的结构为：所述雪崩三极管Q1的集电极与辅助供电HVCC之间接有电感L，所述雪崩三极管Q1的集电极与所述脉冲激光二极管LD的正极之间接有第六电容C6,所述脉冲激光二极管LD极性反向并联有二极管D2，所述二极管D2的两端分别接在第六电容C6与所述IC芯片MAX038的供电地之间。