本發(fā)明屬于激光器、激光雷達(dá)等技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種脈沖激光二極管驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，采用激光二極管或激光二極管陣列替代傳統(tǒng)的閃光燈和離子泵浦源已經(jīng)成為固體激光技術(shù)的發(fā)展方向。二極管激光器以其尺寸小，質(zhì)量輕，工作壽命長等優(yōu)點被廣泛地應(yīng)用于國防、科研、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域。隨著激光器性能的不斷提升，激光二極管驅(qū)動電源的性能也得到了不斷的提升。激光二極管輸出光的狀態(tài)直接由驅(qū)動電路決定，因此對于與其配套的驅(qū)動電路就提出了更加嚴(yán)格的要求。激光二極管驅(qū)動電路直接影響著激光二極管的輸出功率、使用壽命、整機體積等，是決定脈沖激光二極管光脈沖優(yōu)劣的重要因素。很多時候，某項激光技術(shù)性能指標(biāo)能否達(dá)到，往往直接取決于相應(yīng)的激光二極管驅(qū)動電路系統(tǒng)的質(zhì)量，穩(wěn)定可靠的激光二極管驅(qū)動是必要條件。

國外在脈沖激光二極管驅(qū)動研究方面投入較大，許多驅(qū)動已經(jīng)模塊化且運行穩(wěn)定可靠。而相比之下國內(nèi)在這方面研究很少。在激光探測和激光通信中，系統(tǒng)帶寬、作用距離、精度、抗干擾和低功耗都取決于脈沖激光二極管發(fā)射脈沖的質(zhì)量，而激光二極管產(chǎn)生的光脈沖特性在一定程度上依賴于脈沖驅(qū)動源信號的精度與穩(wěn)定性。不同脈沖激光二極管的參數(shù)特性不同，所需要的驅(qū)動信號的頻率與占空比不同，因此需要一種高精度、高穩(wěn)定性、頻率和占空比均可調(diào)的脈沖激光二極管驅(qū)動電路，可廣泛應(yīng)用于不同指標(biāo)參數(shù)的脈沖激光二極管驅(qū)動中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種脈沖激光二極管驅(qū)動電路，能夠提供一種高精度的、頻率和占空比可調(diào)的脈沖激光二極管驅(qū)動電路，能夠較好的克服脈沖激光二極管驅(qū)動源信號的精度低不穩(wěn)定、頻率可變、占空比不確定等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種脈沖激光二極管驅(qū)動電路，其特征在于：包括脈沖信號產(chǎn)生電路、功率放大電路、脈沖激光二極管LD和輔助供電電路；所述脈沖信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電脈沖信號，并且具有波形可選、頻率和占空比都可調(diào)的脈沖產(chǎn)生器，脈沖信號產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的脈沖信號用于激勵下一級的所述功率放大電路，所述功率放大電路對前一級的電脈沖信號進(jìn)行放大，放大后的信號用于驅(qū)動所述脈沖激光二極管LD正常工作，所述輔助供電電路用于為所述脈沖信號產(chǎn)生電路和所述功率放大電路供電。

進(jìn)一步的，所述輔助供電電路包括第一隔離電源模塊M1和第二隔離電源模塊M2；所述脈沖信號產(chǎn)生電路包括IC芯片MAX038；所述功率放大電路包括雪崩三極管Q1。

進(jìn)一步的，所述輔助供電電路的結(jié)構(gòu)為：24V+分別連接所述第一隔離電源模塊M1和所述第二隔離電源模塊M2的1腳，24V-分別連接所述第一隔離電源模塊M1與所述第二隔離電源模塊M2的2腳，24V+與24V-之間連接有第一電容C1，所述第一隔離電源模塊M1的6腳連接所述IC芯片MAX038的17腳提供+5V供電，所述第一隔離電源模塊M1的4腳與所述第二隔離電源模塊M2的6腳連接一起接到所述IC芯片MAX038的2、6、9、11、12、13、15、16腳，最后一起接到所述IC芯片MAX038的供電地，所述第二隔離電源模塊M2的4腳連接所述IC芯片MAX038的20腳提供-5V供電，所述第一隔離電源模塊M1的6腳與4腳之間連接有第二電容C2，所述第二隔離電源模塊M2的6腳與4腳之間連接有第三電容C3，所述IC芯片MAX038的16腳與供電地之間連接有第四電容C4。

進(jìn)一步的，所述脈沖信號產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)為：所述IC芯片MAX038的3腳和4腳設(shè)有用于選擇波形的接入電位；所述IC芯片MAX038的7腳和1腳之間接有第一可調(diào)電阻RD，所述IC芯片MAX038的1腳為內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)源，所述IC芯片MAX038的1腳與所述IC芯片MAX038的供電地之間接有第五電容C5，所述IC芯片MAX038的8腳與1腳之間接有第二可調(diào)電阻RF，所述IC芯片MAX038的10腳與1腳之間接有第三電阻RIN，所述IC芯片MAX038的5腳與供電地之間接有外接震蕩電容CF，所述IC芯片MAX038的19腳與所述雪崩三極管Q1的基極之間接有高精度電阻RO。

進(jìn)一步的，所述功率放大電路的結(jié)構(gòu)為：所述雪崩三極管Q1的集電極與輔助供電HVCC之間接有電感L，所述雪崩三極管Q1的集電極與所述脈沖激光二極管LD的正極之間接有第六電容C6,所述脈沖激光二極管LD極性反向并聯(lián)有二極管D2，所述二極管D2的兩端分別接在第六電容C6與所述IC芯片MAX038的供電地之間。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的脈沖激光二極管驅(qū)動電路具有以下優(yōu)勢：

首先由輔助供電電路提供外界供電，然后根據(jù)負(fù)載脈沖激光二極管LD的參數(shù)特性，通過調(diào)節(jié)IC芯片的3腳與4腳的電位來調(diào)節(jié)所需要的脈沖信號，通過調(diào)節(jié)高精度低溫漂第一可變電阻RD來調(diào)節(jié)所需要的脈沖信號的占空比，通過調(diào)節(jié)高精度低溫漂第二可變電阻RF和第三電阻RIN來調(diào)節(jié)負(fù)載脈沖激光二極管LD所需要的頻率，從而實現(xiàn)輸出頻率可調(diào)、占空比可調(diào)、波形可選的脈沖輸出，然后輸出脈沖驅(qū)動三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，通過電容充放電的原理來驅(qū)動脈沖激光二極管的工作

本發(fā)明中采用的是IC芯片MAX038芯片，其芯片是一種只需很少外部元器件即可實現(xiàn)的高精度的脈沖信號產(chǎn)生器。在適當(dāng)調(diào)整其外部控制條件時，它可以產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻方波、正弦波、三角波等信號。該方法產(chǎn)生的脈沖信號具有輸出頻率可調(diào)、占空比可調(diào)、波形可選等優(yōu)點，其波形穩(wěn)定性強、失真小、使用方便、應(yīng)用范圍廣、輸出精度高等特點，廣泛應(yīng)用于脈沖激光二極管驅(qū)動電路中。其基本電路包括脈沖信號產(chǎn)生和脈沖信號功率放大兩部分。具有脈沖精度高、失真小、穩(wěn)定性好、脈沖信號波形可選、脈沖頻率可調(diào)、脈沖信號占空比可調(diào)等，使用方便，可廣泛應(yīng)用于不同種類，不同型號的脈沖激光二極管驅(qū)動電路中。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的電路原理圖。

圖中：

C1表示第一電容C1；C2表示第二電容C2；C3表示第三電容C3；C4表示第四電容C4；C5表示第五電容C5；C6表示第六電容C6；MAX038表示IC芯片MAX038芯片；RD表示第一可調(diào)電阻RD；RF表示第二可調(diào)電阻RF；RIN表示第三電阻RIN；RO表示高精度電阻RO；CF表示外接振蕩電容CF；Q1表示雪崩三極管Q1；D2表示二極管D2；L表示電感L；M1表示第一電源隔離模塊M1；M2表示第二電源隔離模塊M2。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明所述驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。脈沖激光二極管驅(qū)動電路首先要產(chǎn)生一個電脈沖信號，用它來激勵下一級功率放大電路。由于電脈沖信號的頻率和占空比直接影響到輸出脈沖信號的指標(biāo)，所以采用的脈沖信號產(chǎn)生電路具有波形可選、頻率和占空比都可調(diào)的脈沖產(chǎn)生器，它可以實現(xiàn)脈寬和頻率在指標(biāo)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。通過功率放大電路對前一級產(chǎn)生的電脈沖信號進(jìn)行放大，從而驅(qū)動脈沖激光二極管LD的正常工作。輔助供電電路可以提供給各個部分的電源供電。

如圖2所示，本發(fā)明所述驅(qū)動電路的電路原理。該驅(qū)動電路主要包括脈沖信號產(chǎn)生電路、功率放大電路、輔助供電電路及脈沖激光二級管LD等。

所述的脈沖信號產(chǎn)生電路主要包括IC芯片MAX038供電、脈沖信號波形選擇、脈沖信號占空比調(diào)節(jié)、脈沖信號頻率調(diào)節(jié)等部分。IC芯片MAX038供電采用±5V電源供電，由第一隔離電源模塊M1和第二隔離電源模塊M2提供，24V+分別連接第一隔離電源模塊M1和第二隔離電源模塊M2的1腳，24V-分別連接第一隔離電源模塊M1和第二隔離電源模塊M2的2腳，第一電容C1兩端分別連接24V+與24V-，起到24V供電濾波的作用。第一隔離電源模塊M1的6腳連接IC芯片MAX038的17腳提供+5V供電，第一隔離電源模塊M1的4腳與第二隔離電源模塊M2的6腳連接一起接到IC芯片MAX038的2、6、9、11、12、13、15、16腳，最后一起接到IC芯片MAX038的供電地。第二隔離電源模塊M2的4腳連接IC芯片MAX038的20腳提供-5V供電。第二電容C2兩端分別連接第一隔離電源模塊M1的6腳與4腳，起到+5V供電濾波的作用。第三電容C3兩端分別連接第二隔離電源模塊M2的6腳與4腳，起到-5V供電濾波的作用。第四電容C4兩端分別連接IC芯片MAX038的16腳與MAX038的供電地。脈沖信號波形選擇通過IC芯片MAX038的3腳與4腳實現(xiàn)，IC芯片MAX038的3腳輸入高電位且4腳輸入低電位，IC芯片MAX038的19腳輸出三角波；IC芯片MAX038的3腳輸入低電位且4腳輸入低電位，IC芯片MAX038的19腳輸出方波；IC芯片MAX038的3腳輸入任意電位且4腳輸入高電位，IC芯片MAX038的19腳輸出正弦波。脈沖信號的占空比通過高精度低溫漂第一可變電阻RD來調(diào)節(jié)，可調(diào)占空比范圍為15％～85％，第一可調(diào)電阻RD的兩端分別連接IC芯片MAX038的7腳與1腳。IC芯片MAX038的1腳為IC內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)源，第五電容C5兩端分別連接IC芯片MAX038的1腳與IC芯片MAX038的供電地，起到2.5V基準(zhǔn)源濾波的作用。脈沖信號的頻率調(diào)節(jié)通過高精度低溫漂第二可變電阻RF和第三電阻RIN來調(diào)節(jié)，可調(diào)頻率范圍為0.1Hz～20MHz，第二可調(diào)電阻RF的兩端分別連接IC芯片MAX038的8腳與1腳，實現(xiàn)脈沖信號頻率的精細(xì)調(diào)節(jié)，第三電阻RIN的兩端分別連接IC芯片MAX038的10腳與1腳，實現(xiàn)脈沖信號頻率的寬范圍調(diào)節(jié)。外接震蕩電容CF的兩端分別接IC芯片MAX038的5腳與IC芯片MAX038的供電地。高精度電阻RO兩端分別連接IC芯片MAX038的19腳與雪崩三極管Q1的基極。

所述的功率放大電路由雪崩三極管Q1來實現(xiàn)，雪崩三極管導(dǎo)通瞬間電流極大，既能滿足了高速開關(guān)的要求，又可以大幅度提升輸出功率。雪崩三極管Q1的基極接高精度電阻RO，發(fā)射極接IC芯片MAX038的供電地，集電極接電感L。電感L為儲能電感，其兩端分別接雪崩三極管Q1的集電極與輔助供電HVCC，第六電容C6為儲能電容，其兩端分別接雪崩三極管Q1的集電極與脈沖激光二極管LD的正極。二極管D2與脈沖激光二極管LD極性反向并聯(lián)，其兩端分別接電容C6與IC芯片MAX038的供電地。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。