[發明專利]高占空比半導體激光器脈沖驅動器

有效

• 申請號: 201611197931.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106712565B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 吳戈;田小建;汝玉星;高博;單江東;高福斌;李尚;安明;梁雪;劉大愷;馬春陽
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

本發明的高占空比半導體激光器脈沖驅動器屬于電子技術的技術領域，結構有單片機模塊(1)、脈寬調節模塊(2)、開關信號產生模塊(3)、高壓控制模塊(4)、高壓儲能模塊(5)、脈沖驅動模塊(6)、調制輸入模塊(7)、過流控制模塊(8)、脈沖顯示模塊(9)、指示燈驅動模塊(10)、按鍵輸入模塊(11)和前面板(12)。本發明利用單片機控制，使用更靈活，功能更豐富，升級換代更方便，輸出脈沖形狀好，最大占空比大，另外本發明還具有上電沖擊保護、過流保護、限流保護等多重保護功能以及外調制輸入功能，使用安全性高，應用范圍廣。

技術領域

本發明屬于電子技術的技術領域。特別涉及一種高占空比半導體激光器脈沖驅動器。

背景技術

脈沖驅動式半導體激光器在激光雷達、激光測距、光纖通信、3D圖像處理等很多領域內都有重要的應用。其性能直接影響它在實際應用效果，例如：在脈沖式半導體激光測距機和激光雷達中，脈沖激光的上升時間和測量精度密切相關，上升時間越短，越有利于提高測量精度；脈沖激光的峰值功率和測量距離密切相關，峰值功率越大，越有利于增加測量距離。而脈沖式半導體激光器的性能主要取決于為其提供驅動信號的脈沖驅動器，因此需要對脈沖驅動器進行參數優化設計。

目前，常用的半導體激光器脈沖驅動器通常采用模擬式設計，與本發明最接近的現有技術是本課題組于2013年獲得授權的發明專利“大功率半導體激光器脈沖驅動電源”，專利號為ZL201210120267.5，該文獻中，給出了一種半導體激光器脈沖驅動電源的設計方案，使該驅動電源能在輸出較大脈沖峰值電流的同時保持較短的輸出脈寬和脈沖電流上升時間。

但專利ZL201210120267.5所公開的技術完全是基于模擬電路實現的，這種電路存在諸多缺點：1、功能比較單一，只能單機工作，無法利用微機進行多機遠程控制，而且一旦發現系統存在不足需要升級換代時，只能重新設計及制作硬件電路，使得系統的可擴展及靈活性受到極大的限制；2、由模擬電路搭建成的脈沖觸發電路其重復頻率易受溫度等環境因素的影響，從而影響驅動電源的頻率穩定性；3、不具備外調制功能，不能在一個復雜系統中與其它設備同步使用；4、不具備過流保護功能，一旦輸出電流脈沖的峰值超過設定值，不能得到及時處理；5、不具備限流保護功能，不能保證輸出脈沖電流峰值在激光器所能承受的限制電流范圍內進行調節；6、輸出平均功率較小，在輸出最大80A峰值電流、20kHz重復頻率時，最大脈寬只能調節到500ns，即輸出電流脈沖的最大占空比僅為1％。因此，目前已公開的半導體激光器脈沖驅動器技術還需要進一步完善。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的不足，提供一種高占空比半導體激光器脈沖驅動器。

本發明的技術問題通過以下技術方案解決：

一種高占空比半導體激光器脈沖驅動器，結構有脈沖顯示模塊9和前面板12，其特征在于，結構還有單片機模塊1、脈寬調節模塊2、開關信號產生模塊3、高壓控制模塊4、高壓儲能模塊5、脈沖驅動模塊6、調制輸入模塊7、過流控制模塊8、指示燈驅動模塊10和按鍵輸入模塊11；

所述的單片機模塊1的結構為，單片機U1的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數字地，端口X1和端口X2之間接晶振Y1，端口X1和端口X2還分別通過電容C1和電容C2接數字地，排阻Rp的公共端1腳接+5V電源，其余引腳分別接單片機U1的端口P00～端口P07，電平轉換芯片U2的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數字地，端口VDD通過電容C3接+5V電源，端口VEE通過電容C4接數字地，端口C2+和端口C2-之間接電容C5，端口C1+和端口C1-之間接電容C6，端口T1IN和端口R1OUT分別接單片機U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分別接D形接口J3的3腳和2腳，D形接口J3的5腳接數字地，所述的單片機U1的型號是STC89C51，電平轉換芯片U2的型號是MAX232，D形接口J3是一個9針D形接口；