有外调制功能的大功率脉冲电流产生电路制造技术

本发明专利技术的有外调制功能的大功率脉冲恒电流产生电路属于电子技术的技术领域，结构有脉冲产生电路(1)、外调制输入电路(2)、脉宽调节电路(3)、脉冲驱动电路(4)、能量控制及储蓄电路(5)和功率输出电路(6)。本发明专利技术能稳定输出的大幅度窄脉冲，具有外调制输入功能，同时还具有输出波形好、输出电压高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子技术的
特别涉及一种有外调制输入功能的大功率脉冲电流产生电路。
技术介绍
脉冲驱动式半导体激光器在激光雷达、激光测距、光纤通信、3D图像处理等很多领域内都有重要的应用。其性能直接影响它在实际应用效果，例如：在脉冲式半导体激光测距机和激光雷达中，脉冲激光的上升时间和测量精度密切相关，上升时间越短，越有利于提高测量精度；脉冲激光的峰值功率和测量距离密切相关，峰值功率越大，越有利于增加测量距离。而脉冲式半导体激光器的性能主要取决于为其提供驱动信号的脉冲电流源，因此脉冲电流源的研发设计具有重要的应用价值。目前与本专利技术最接近的现有技术是于2013年获得授权的专利技术专利“大功率半导体激光器脉冲驱动电源”，专利号为ZL201210120267.5的中国专利。该文献中，给出了一种半导体激光器脉冲驱动电源的设计方案，使该驱动电源能在输出较大脉冲峰值电流的同时保持较短的输出脉宽和脉冲电流上升时间。但专利ZL201210120267.5所公开的技术还存在诸多缺点：首先，其搭建成的脉冲触发电路其重复频率易受温度等环境因素的影响，从而影响驱动电源的频率稳定性；其次，专利ZL201210120267.5中所使用的高速开关电路容易受到末级功率场效应管的栅极等效电容的影响，使得电路的高频响应差，表现为脉冲的上升时间长，当需要输出特别窄的脉冲电流时，输出的脉冲电流波形不好；再次，专利ZL201210120267.5的最高输出电压有限，当负载阻抗较大时，无法达到预定的输出电流；最后，专利ZL201210120267.5的设计中不具备外调制功能，不能在一个复杂系统中与其它设备同步使用。因此，目前已公开的半导体激光器脉冲驱动器技术还需要进一步完善。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种有外调制功能的大功率脉冲电流产生电路。本专利技术的技术问题通过以下技术方案解决：一种有外调制功能的大功率脉冲恒电流产生电路，结构有脉冲产生电路1、脉宽调节电路3和功率输出电路6，其特征在于，结构还有外调制输入电路2、脉冲驱动电路4和能量控制及储蓄电路5；所述的脉冲产生电路1的结构为，555定时器T1的1脚接地，4脚、8脚接+12V电源，2脚、6脚一起接二极管D1负极、电容C1的一端和二极管D2的正极，电容C2的另一端接地，二极管D2的负极接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端和二极管D1的正极一起接555定时器T1的7脚，还接可调电阻R1的一端，可调电阻R1的另一端接PNP型三极管Q1的发射极和+12V电源，555定时器T1的5脚通过电容C2接地，3脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极作为脉冲产生电路1的信号输出端，记为端口Port-out1；所述的外调制输入电路2的结构为，二孔插针P1的1孔通过电阻R4与运放U1A的反相输入端相连，2孔接地，运放U1A的输出端连接电阻R5，电阻R5连接电阻R6，R6接地，运放U1A的同相输入端连接在R5、电阻R6之间，二极管D3负极正极，二极管D3负极与运放U1A的反相输入端相连，二极管D4的负极接+5V电源，正极接运放U1A的反相输入端，二极管D5正极连接到电阻R7和二极管D6负极，电阻R7与运放U1A的输出端相连，二极管D6正极接地，二极管D5负极接+5V电源，在二极管D5、二极管D6之间引出外调制输入电路2的输出端，记为端口Port-out2；所述的脉宽调节电路3的结构为，单刀双掷开关SW-SPDT的1端口通过电阻R8接+12V电源，3端口接地，2端口接NMOS管Q2栅极，NMOS管Q2源极接地，漏极接继电器K1左端，继电器K1右端接+12V电源，触发器U2A的1脚接+5V电源，2脚接+12V电源，3脚连接继电器K1的公共端，继电器K1的两个选择端分别接端口Port-in1和端口Port-in2，触发器U2A的4脚接滑动变阻器W2滑线端，5脚连接到滑动变阻器W1滑线端，6脚作为输出端，记为端口Pulse-LC，滑动变阻器W1和滑动变阻器W2相连；所述的脉冲驱动电路4的结构为，滑动变阻器W3的一端通过电容C3接地，滑线端接端口Pulse-LC，电容C3未接地的一端接到MOSFET驱动器U3A的2、4引脚，电容C4、电容C5并联后一端接地，另一端接MOSFET驱动器U3A的1、6、8引脚及+12V电源，MOSFET驱动器U3A的3脚接地，5脚和7脚相连后连接到二极管D7正极和三极管Q3基极，三极管Q3集电极接地，二极管D7负极接二极管D8正极，二极管D8负极与三极管Q3发射极相连，三极管Q3发射级接电容C6一端，电容C6另一端接电感L1，电感L1与电感L2连接，电感L2接电阻R9，电阻R9接地，电感L1、电感L2之间引出端口作为输出端，记为端口Port-out3；所述的能量控制及储蓄电路5的结构为：555定时器T2的1脚接数字地，2、6脚通过电容C7接数字地，4、8脚接+5V电源，5脚通过电容C8接数字地，2、6脚还通过电阻R10接7脚，7脚通过电阻R11接8脚，3脚接二输入与非门U4A的一个输入端和二输入与非门U4B的一个输入端，二输入与非门U3A的另一个输入端接二输入与非门U4C的输出端和N沟道场效应管Q4的栅极，二输入与非门U4A的输出端接二输入与非门U4C的一个输入端，二输入与非门U4C的另一个输入端接二输入与非门U4B的输出端，二输入与非门U4B的另一个输入端接运放U1B的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D9的负极，还经电阻R12接+5V电源，稳压二极管D9的正极接数字地，运放U1B的反相输入端通过电阻R14接模拟地并通过电阻R13接滑动变阻器W4的一端，滑动变阻器W4的另一端接模拟地，滑线端接N沟道场效应管Q4的漏极、肖特基二极管D10的正极并通过电感L3接+12V电源，N沟道场效应管Q4的源极接模拟地，肖特基二极管D10的负极作为能量控制及储蓄电路5的输出端记为端口H_Vdc并通过相互并联的电容9、C10、C11、C12、C13接模拟地；所述的功率输出电路6的结构为，MOSFET管U5A的1、3、4、6脚接地，2脚作为输入端口记为端口Port-in3，与端口Port-out3相连，5脚接二孔插针P2的2孔，二孔插针P2的1孔接端口H-Vdc。本专利技术有外调制功能的大功率脉冲电流产生电路中，各元件优选参数为：电位器R1为100kΩ可调电阻，电位器R2为50kΩ可调电阻，电阻R3为5kΩ，电容C1为1uF，电容C2为10nF，二极管D1、二极管D2的型号均为1N4007，三极管Q1选用PNP型三极管S9012，电阻R4为20kΩ，R5为51kΩ，R6为5.1kΩ，R7为20kΩ，二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6的型号均为1N5817，电阻R8为2kΩ，N沟道场效应管Q2型号为2SK1482，继电器K1的型号为HRS4-S-DC12V，D触发器U2A型号为74LS74，电位器W1为10kΩ，电位器W2为50kΩ，电阻R9为10kΩ，电容C3为10pF，电容C4为100nF，电容C5为10uF，电容C6为100pF，二极管D7和二极管D8型号均为1N41本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有外调制功能的大功率脉冲恒电流产生电路，结构有脉冲产生电路(1)、脉宽调节电路(3)和功率输出电路(6)，其特征在于，结构还有外调制输入电路(2)、脉冲驱动电路(4)和能量控制及储蓄电路(5)；所述的脉冲产生电路(1)的结构为，555定时器T1的1脚接地，4脚、8脚接+12V电源，2脚、6脚一起接二极管D1负极、电容C1的一端和二极管D2的正极，电容C2的另一端接地，二极管D2的负极接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端和二极管D1的正极一起接555定时器T1的7脚，还接可调电阻R1的一端，可调电阻R1的另一端接PNP型三极管Q1的发射极和+12V电源，555定时器T1的5脚通过电容C2接地，3脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极作为脉冲产生电路(1)的信号输出端，记为端口Port‑out1；所述的外调制输入电路(2)的结构为，二孔插针P1的1孔通过电阻R4与运放U1A的反相输入端相连，2孔接地，运放U1A的输出端连接电阻R5，电阻R5连接电阻R6，R6接地，运放U1A的同相输入端连接在R5、电阻R6之间，二极管D3负极正极，二极管D3负极与运放U1A的反相输入端相连，二极管D4的负极接+5V电源，正极接运放U1A的反相输入端，二极管D5正极连接到电阻R7和二极管D6负极，电阻R7与运放U1A的输出端相连，二极管D6正极接地，二极管D5负极接+5V电源，在二极管D5、二极管D6之间引出外调制输入电路(2)的输出端，记为端口Port‑out2；所述的脉宽调节电路(3)的结构为，单刀双掷开关SW‑SPDT的1端口通过电阻R8接+12V电源，3端口接地，2端口接NMOS管Q2栅极，NMOS管Q2源极接地，漏极接继电器K1左端，继电器K1右端接+12V电源，触发器U2A的1脚接+5V电源，2脚接+12V电源，3脚连接继电器K1的公共端，继电器K1的两个选择端分别接端口Port‑in1和端口Port‑in2，触发器U2A的4脚接滑动变阻器W2滑线端，5脚连接到滑动变阻器W1滑线端，6脚作为输出端，记为端口Pulse‑LC，滑动变阻器W1和滑动变阻器W2相连；所述的脉冲驱动电路(4)的结构为，滑动变阻器W3的一端通过电容C3接地，滑线端接端口Pulse‑LC，电容C3未接地的一端接到MOSFET驱动器U3A的2、4引脚，电容C4、电容C5并联后一端接地，另一端接MOSFET驱动器U3A的1、6、8引脚及+12V电源，MOSFET驱动器U3A的3脚接地，5脚和7脚相连后连接到二极管D7正极和三极管Q3基极，三极管Q3集电极接地，二极管D7负极接二极管D8正极，二极管D8负极与三极管Q3发射极相连，三极管Q3发射级接电容C6一端，电容C6另一端接电感L1，电感L1与电感L2连接，电感L2接电阻R9，电阻R9接地，电感L1、电感L2之间引出端口作为输出端，记为端口Port‑out3；所述的能量控制及储蓄电路(5)的结构为：555定时器T2的1脚接数字地，2、6脚通过电容C7接数字地，4、8脚接+5V电源，5脚通过电容C8接数字地，2、6脚还通过电阻R10接7脚，7脚通过电阻R11接8脚，3脚接二输入与非门U4A的一个输入端和二输入与非门U4B的一个输入端，二输入与非门U3A的另一个输入端接二输入与非门U4C的输出端和N沟道场效应管Q4的栅极，二输入与非门U4A的输出端接二输入与非门U4C的一个输入端，二输入与非门U4C的另一个输入端接二输入与非门U4B的输出端，二输入与非门U4B的另一个输入端接运放U1B的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D9的负极，还经电阻R12接+5V电源，稳压二极管D9的正极接数字地，运放U1B的反相输入端通过电阻R14接模拟地并通过电阻R13接滑动变阻器W4的一端，滑动变阻器W4的另一端接模拟地，滑线端接N沟道场效应管Q4的漏极、肖特基二极管D10的正极并通过电感L3接+12V电源，N沟道场效应管Q4的源极接模拟地，肖特基二极管D10的负极作为能量控制及储蓄电路(5)的输出端记为端口H_Vdc并通过相互并联的电容9、C10、C11、C12、C13接模拟地；所述的功率输出电路(6)的结构为，MOSFET管U5A的1、3、4、6脚接地，2脚作为输入端口记为端口Port‑in3，与端口Port‑out3相连，5脚接二孔插针P2的2孔，二孔插针P2的1孔接端口H‑Vdc。...

【技术特征摘要】
1.一种有外调制功能的大功率脉冲恒电流产生电路，结构有脉冲产生电路(1)、脉宽调节电路(3)和功率输出电路(6)，其特征在于，结构还有外调制输入电路(2)、脉冲驱动电路(4)和能量控制及储蓄电路(5)；所述的脉冲产生电路(1)的结构为，555定时器T1的1脚接地，4脚、8脚接+12V电源，2脚、6脚一起接二极管D1负极、电容C1的一端和二极管D2的正极，电容C2的另一端接地，二极管D2的负极接可调电阻R2的一端，可调电阻R2的另一端和二极管D1的正极一起接555定时器T1的7脚，还接可调电阻R1的一端，可调电阻R1的另一端接PNP型三极管Q1的发射极和+12V电源，555定时器T1的5脚通过电容C2接地，3脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极作为脉冲产生电路(1)的信号输出端，记为端口Port-out1；所述的外调制输入电路(2)的结构为，二孔插针P1的1孔通过电阻R4与运放U1A的反相输入端相连，2孔接地，运放U1A的输出端连接电阻R5，电阻R5连接电阻R6，R6接地，运放U1A的同相输入端连接在R5、电阻R6之间，二极管D3负极正极，二极管D3负极与运放U1A的反相输入端相连，二极管D4的负极接+5V电源，正极接运放U1A的反相输入端，二极管D5正极连接到电阻R7和二极管D6负极，电阻R7与运放U1A的输出端相连，二极管D6正极接地，二极管D5负极接+5V电源，在二极管D5、二极管D6之间引出外调制输入电路(2)的输出端，记为端口Port-out2；所述的脉宽调节电路(3)的结构为，单刀双掷开关SW-SPDT的1端口通过电阻R8接+12V电源，3端口接地，2端口接NMOS管Q2栅极，NMOS管Q2源极接地，漏极接继电器K1左端，继电器K1右端接+12V电源，触发器U2A的1脚接+5V电源，2脚接+12V电源，3脚连接继电器K1的公共端，继电器K1的两个选择端分别接端口Port-in1和端口Port-in2，触发器U2A的4脚接滑动变阻器W2滑线端，5脚连接到滑动变阻器W1滑线端，6脚作为输出端，记为端口Pulse-LC，滑动变阻器W1和滑动变阻器W2相连；所述的脉冲驱动电路(4)的结构为，滑动变阻器W3的一端通过电容C3接地，滑线端接端口Pulse-LC，电容C3未接地的一端接到MOSFET驱动器U3A的2、4引脚，电容C4、电容C5并联后一端接地，另一端接MOSFET驱动器U3A的1、6、8引脚及+12V电源，MOSFET驱动器U3A的3脚接地，5脚和7脚相连后连接到二极管D7正极和三极管Q3基极，三极管Q3集电极接地，二极管D7负极接二极管D8正极，二极管D8负极与三极管Q3发射极相连，三极管Q3发射级接电容C6一端，电容C6另一端接电感L1，电感L1与电感L2连接，电感L2接电阻R9，电阻R9接地，电感L1、电感L2之间引出端口作为输出端，记为端口Port-out3；所述的能量控制及储蓄电路(5)的结构为：555定时器T2的1脚接数字地，2、6脚通过电容C7接数字地，4、8脚接+5V电源，5脚通过电容C8接数字地，2、6脚还通过电阻R10接7脚，7脚通过电阻R11接8脚，3脚接二输入与非门U4A的一个输入端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：高博，王禹，霍佳雨，吴戈，田小建，汝玉星，高福斌，马春阳，刘大恺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22