一种数字式半导体激光器脉冲驱动器制造技术

本发明专利技术的一种数字式半导体激光器脉冲驱动器属于电子技术的技术领域，结构有单片机模块(1)、高压储能模块(2)、脉宽调节模块(3)、脉冲驱动模块(4)、脉冲显示模块(5)、指示灯驱动模块(6)和按键输入模块(7)、开关信号产生模块(8)和前面板(9)。本发明专利技术利用单片机控制，使用更灵活，功能更丰富，升级换代更方便，输出脉冲形状好，另外本发明专利技术还具有上电冲击保护功能，安全性高。

A digital semiconductor laser pulse driver

A digital pulsed laser diode driver belongs to the technical field of electronic technology of the invention, the structure of single-chip module (1), high voltage storage module (2), pulse width modulation module (3), pulse drive module (4), pulse display module (5), indicating lamp driving module (6) and the key the input module (7), a switch signal generating module (8) and the front panel (9). The invention is controlled by a singlechip, and has the advantages of more flexible use, more functions, more convenient upgrading, good output pulse shape, in addition, the utility model also has the advantages of power on shock protection and high safety.

【技术实现步骤摘要】
一种数字式半导体激光器脉冲驱动器
本专利技术属于电子技术的
特别涉及一种数字式半导体激光器脉冲驱动器。
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驱动器，因此需要对脉冲驱动器进行参数优化设计。目前，常用的半导体激光器脉冲驱动器通常采用模拟式设计，与本专利技术最接近的现有技术是本课题组于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，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所公开的技术完全是基于模拟电路实现的，这种电路存在诸多缺点：首先，功能比较单一，只能单机工作，无法利用微机进行多机远程控制，而且一旦发现系统存在不足需要升级换代时，只能重新设计及制作硬件电路，使得系统的可扩展及灵活性受到极大的限制；其次，由模拟电路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；再次，专利ZL201210120267.5中所使用的高速开关电路还可通过优化设计，进一步降低大脉冲峰值电流下的输出脉宽和脉冲电流上升时间，改善输出电流脉冲的形状。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，提供一种数字式半导体激光器脉冲驱动器。本专利技术的技术问题通过以下技术方案解决：一种数字式半导体激光器脉冲驱动器，结构有脉冲显示模块5、开关信号产生模块8和前面板9，其特征在于，结构还有单片机模块1、高压储能模块2、脉宽调节模块3、脉冲驱动模块4、指示灯驱动模块6和按键输入模块7；所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2-之间接电容C5，端口C1+和端口C1-之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J2的3脚和2脚，D形接口J2的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J2是一个9针D形接口；所述的开关信号产生模块8的结构为，555定时器U12的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R28接+5V电源，端口DISC通过电阻R29接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C24接数字地，端口CVOLT通过电容C25接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块8的输出端记为端口SW_Pulse，所述的555定时器U12的型号是TLC555；所述的高压储能模块2的结构为，二输入与非门U3A的一个输入端接开关信号产生模块8的端口SW_Pulse和二输入与非门U3C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U3B的输出端和N沟道场效应管Q1的栅极，二输入与非门U3A的输出端接二输入与非门U3B的一个输入端，二输入与非门U3B的另一个输入端接二输入与非门U3C的输出端，二输入与非门U3C的另一个输入端接运放U4A的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端经电阻R1接+5V电源并接稳压二极管D2的负极，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U4A的反相输入端通过电阻R2接模拟地并通过电阻R3接数字电位器U5的端口W，数字电位器U5的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R6接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R5接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R4接+5V电源，端口A接N沟道场效应管Q1的漏极、肖特基二极管D1的正极并通过电感L1接+12V电源，N沟道场效应管Q1的源极接模拟地，肖特基二极管D1的负极作为高压储能模块2的输出端记为端口H_Vdc并通过相互并联的电容C8、C9、C10、C11和C12接模拟地，所述的数字电位器U5的型号是AD5272BRMZ-100；所述的按键输入模块7的结构为，反相施密特触发器U11B的输入端通过电阻R21接插座J4的1脚、通过电阻R20接+5V电源并通过电容C20接数字地，输出端接单片机U1的端口P16，反相施密特触发器U11C的输入端通过电阻R23接插座J4的2脚、通过电阻R22接+5V电源并通过电容C21接数字地，输出端作为按键输入模块7的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U11D的输入端通过电阻R25接插座J4的3脚、通过电阻R24接+5V电源并通过电容C22接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U11E的输入端通过电阻R27接插座J4的4脚、通过电阻R26接+5V电源并通过电容C23接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；所述的脉宽调节模块3的结构为，三输入与非门U6的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口A1和端口A2接单片机U1的端口P24，端口B1接数字电位器U7的端口A并通过电容C13接数字地，端口B2和端口C2接+5V电源，端口Y2接电位器W1的一个固定端，电位器W1的抽头端接数字电位器U7的端口W，三输入与非门U6的端口C1接按键输入模块7的端口Enable，端口Y1接端口C3，端口B3和端口A3接+5V电源，端口Y3作为脉宽调节模块3的输出端记为端口Pulse_LC，数字电位器U7的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R9接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R8接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R7接+5V电源，所述的三输入与非门U6的型号是74S10，数字电位器U7的型号是AD5272BRMZ-50；所述的脉冲驱动模块4的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块3的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C17接模拟地并接MOSFET驱动芯片U8的端口INA和端口INB，MOSFET驱动芯片U8的端口VCC和端口GND分别接+12V电源和模拟地，端口ENA和ENB接+12V电源并通过相互并联的电容C15和电容C1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式半导体激光器脉冲驱动器，结构有脉冲显示模块(5)、开关信号产生模块(8)和前面板(9)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、高压储能模块(2)、脉宽调节模块(3)、脉冲驱动模块(4)、指示灯驱动模块(6)和按键输入模块(7)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2‑之间接电容C5，端口C1+和端口C1‑之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J2的3脚和2脚，D形接口J2的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J2是一个9针D形接口；所述的开关信号产生模块(8)的结构为，555定时器U12的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R28接+5V电源，端口DISC通过电阻R29接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C24接数字地，端口CVOLT通过电容C25接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块(8)的输出端记为端口SW_Pulse，所述的555定时器U12的型号是TLC555；所述的高压储能模块(2)的结构为，二输入与非门U3A的一个输入端接开关信号产生模块(8)的端口SW_Pulse和二输入与非门U3C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U3B的输出端和N沟道场效应管Q1的栅极，二输入与非门U3A的输出端接二输入与非门U3B的一个输入端，二输入与非门U3B的另一个输入端接二输入与非门U3C的输出端，二输入与非门U3C的另一个输入端接运放U4A的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端经电阻R1接+5V电源并接稳压二极管D2的负极，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U4A的反相输入端通过电阻R2接模拟地并通过电阻R3接数字电位器U5的端口W，数字电位器U5的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R6接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R5接单片机U1的端口P21，端口...

【技术特征摘要】
1.一种数字式半导体激光器脉冲驱动器，结构有脉冲显示模块(5)、开关信号产生模块(8)和前面板(9)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、高压储能模块(2)、脉宽调节模块(3)、脉冲驱动模块(4)、指示灯驱动模块(6)和按键输入模块(7)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2-之间接电容C5，端口C1+和端口C1-之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J2的3脚和2脚，D形接口J2的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J2是一个9针D形接口；所述的开关信号产生模块(8)的结构为，555定时器U12的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R28接+5V电源，端口DISC通过电阻R29接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C24接数字地，端口CVOLT通过电容C25接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块(8)的输出端记为端口SW_Pulse，所述的555定时器U12的型号是TLC555；所述的高压储能模块(2)的结构为，二输入与非门U3A的一个输入端接开关信号产生模块(8)的端口SW_Pulse和二输入与非门U3C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U3B的输出端和N沟道场效应管Q1的栅极，二输入与非门U3A的输出端接二输入与非门U3B的一个输入端，二输入与非门U3B的另一个输入端接二输入与非门U3C的输出端，二输入与非门U3C的另一个输入端接运放U4A的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端经电阻R1接+5V电源并接稳压二极管D2的负极，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U4A的反相输入端通过电阻R2接模拟地并通过电阻R3接数字电位器U5的端口W，数字电位器U5的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R6接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R5接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R4接+5V电源，端口A接N沟道场效应管Q1的漏极、肖特基二极管D1的正极并通过电感L1接+12V电源，N沟道场效应管Q1的源极接模拟地，肖特基二极管D1的负极作为高压储能模块(2)的输出端记为端口H_Vdc并通过相互并联的电容C8、C9、C10、C11和C12接模拟地，所述的数字电位器U5的型号是AD5272BRMZ-100；所述的按键输入模块(7)的结构为，反相施密特触发器U11B的输入端通过电阻R21接插座J4的1脚、通过电阻R20接+5V电源并通过电容C20接数字地，输出端接单片机U1的端口P16，反相施密特触发器U11C的输入端通过电阻R23接插座J4的2脚、通过电阻R22接+5V电源并通过电容C21接数字地，输出端作为按键输入模块(7)的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U11D的输入端通过电阻R25接插座J4的3脚、通过电阻R24接+5V电源并通过电容C22接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U11E的输入端通过电阻R27接插座J4的4脚、通过电阻R26接+5V电源并通过电容C23接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；所述的脉宽调节模块(3)的结构为，三输入与非门U6的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口A1和端口A2接单片机U1的端口P24，端口B1接数字电位器U7的端口A并通过电容C13接数字地，端口B2和端口C2接+5V电源，端口Y2接电位器W1的一个固定端，电位器W1的抽头端接数字电位器U7的端口W，三输入与非门U6的端口C1接按键输入模块(7)的端口Enable，端口Y1接端口C3，端口B3和端口A3接+5V电源，端口Y3作为脉宽调节模块(3)的输出端记为端口Pulse_LC，数字电位器U7的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R9接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R8接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R7接+5V电源，所述的三输入与非门U6的型号是74S10，数字电位器U7的型号是AD5272BRMZ-50；所述的脉冲驱动模块(4)的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块(3)的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C17接模拟地并接MOSFET驱动芯片U8的端口INA和端口INB，MOSFET驱动芯片U...

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