[實用新型]一種激光二極管微秒脈沖驅動電路

有效

• 申請號: 201420288617.3
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN203932670U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 張衡剛
• 申請（專利權）人: 綿陽科創園區精機電子有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

技術領域

本實用新型屬于電路控制領域，具體涉及一種激光二極管微秒脈沖驅動電路。

背景技術

半導體激光二級管需要用恒流源作為驅動。當需要得到脈沖激光時，需要采用脈沖電源作為驅動。由于需要得到的激光脈沖寬度要求比較小，所以對驅動脈沖電流的波形要求較高，需要脈沖電流的上升沿和下降沿比較陡峭，脈沖頂部要平，盡可能的接近矩形波。目前的驅動電路中，當脈沖電流較小時，容易達到要求，當脈沖電流較大時，由于傳統電路受到增益帶寬積的限制，不容易得到接近矩形波的脈沖電流。

目前常用的驅動方式為運放驅動，如圖1所示，驅動脈沖輸入到運算放大器U5同相輸入端，運算放大器U5通過電阻R12連接場效應管Q5柵極，場效應管Q5導通時，電源VDD1和電容C3放電同時輸出電流，使激光二級管LD1發激光。場效應管Q5源極上串接輸出電流取樣電阻R13，電阻R13采集到的輸出電流信息通過電阻R11反饋到運算放大器U5反相輸入端。引入負反饋后，電阻R13上的電壓與輸入脈沖電壓相同，從而控制輸出電流。

這種電路在驅動寬脈沖時，輸出電流波形質量較高。當輸入窄脈沖，特別是對微秒級脈沖時，信號中的高頻分量較多，受到運算放大器U5增益帶寬積參數影響，輸出電流脈沖上升和下降時間相對變長，電流脈沖波形上升沿和下降沿不夠陡峭，甚至有可能變成尖脈沖，使得激光二級管LD1輸出光脈沖不能達到要求，甚至激光二級管LD1無法正常工作。

由于場效應管Q5極間會存在一定的極間電容，場效應管Q5額定電流越大，這種極間電容越大。由于極間電容存在，場效應管Q5被驅動時，柵極瞬間需要較大的驅動電流，驅動脈沖越窄，要求的上升和下降時間越快，需要的的驅動電流越大。而運算放大器U5輸出電流有限，可能達不到這個驅動電流要求。選擇大電流器件作為驅動級，電流能達到場效應管Q5驅動需求，但大電流器件驅動速度本身受限，不能輸出高質量的窄脈沖。

運算放大器U5采用深度負反饋，反饋信號會產生相位偏移，在一定條件下會產生自激振蕩。為了消除自激振蕩，需要在運算放大器U5的反相輸入端和輸出端連接移相小電容，以破壞自激振蕩條件。引入的移相小電容會引起轉換速率的下降，不能輸出高質量的窄脈沖。

實用新型內容

本實用新型針對上述不足之處而提供一種激光二極管微秒脈沖驅動電路。

本實用新型是這要實現的，一種激光二極管微秒脈沖驅動電路，驅動電路含可調穩壓電路單元、輸出單元、驅動單元、輸出反饋單元、倒相單元和控制單元，控制單元設置觸發脈沖輸入端Pin,控制單元輸出端與可調穩壓電路單元信號輸入端連接；可調穩壓電路單元輸出端同時與倒相單元電源輸入端和驅動單元電源輸入端連接；控制單元輸出端與倒相單元信號輸入端連接，倒相單元輸出端與驅動單元信號輸入端連接，驅動單元輸出端與輸出單元信號輸入端連接，輸出單元設置輸出正極點A和輸出負極點B與激光二極管連接；輸出反饋單元輸入端與輸出單元連接，輸出反饋單元輸出端與控制單元連接。

可調穩壓電路單元包括數模轉換器U2，數模轉換器U2的輸入端與控制單元中單片機U1相連接，數模轉換器U2輸出端與運算放大器U3同相輸入端連接，運算放大器U3輸出端與三端可調穩壓器U4的調整端ADJ連接，調整端ADJ通過電阻R3與輸出端Vout連接，運算放大器U3反相輸入端通過電阻R1接地，運算放大器U3反相輸入端通過電阻R2與三端可調穩壓器U4的輸出端Vout連接，三端穩壓器U4的輸出端Vout與濾波電容C1正極連接，濾波電容C1負極接地，三端穩壓器U4的輸出端Vout同時與倒相單元(5)和驅動單元(3)連接。

倒相單元中雙極型NPN三極管Q1的基極通過電阻R5與控制單元中單片機U1連接，雙極型NPN三極管Q1的發射極接地，雙極型NPN三極管Q1的集電極與驅動單元連接，雙極型NPN三極管Q1的集電極通過阻R4與三端可調穩壓器U4的輸出端Vout連接。

驅動單元中，P溝道增強型場效應管Q2的源極與三端可調穩壓器U4的輸出端Vout連接，P溝道增強型場效應管Q2的漏極與N溝道增強型場效應管Q3的漏極相連接后與輸出單元連接，N溝道增強型場效應管Q3的源極接地，P溝道增強型場效應管Q2的柵極和N溝道增強型場效應管Q3的柵極同時與雙極型NPN三極管Q1的集電極相連接。