一种窄脉冲激光发射电路

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种窄脉冲激光发射电路。


背景技术：

2.激光二极管作为一种重要的光源，广泛应用于激光打印、激光雷达、激光通信等领域。为了获得高质量和稳定的激光输出，需要一个高效稳定的激光发射电路来驱动激光二极管。
3.目前市场上存在一些激光发射电路，但它们存在一些问题。例如，部分电路控制不够精确，导致激光输出波动较大；部分电路能效低，发热较多，影响了激光二极管的寿命和稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种窄脉冲激光发射电路，能够实现25ns的窄脉冲激光，其具体技术方案如下：一种窄脉冲激光发射电路，包括：mos管驱动单元、储能单元、滤波单元和激光二极管，所述mos管驱动单元的第一输入端连接一个脉冲信号源，所述储能单元的输出端连接滤波单元后接入mos管驱动单元的第二输入端，所述mos管驱动单元的输出端连接激光二极管；所述mos管驱动单元根据脉冲信号源的高低电平来导通或关闭，mos管驱动单元在关闭状态下，所述储能单元进行充电储能；mos管驱动单元在导通状态下，储能单元的输出滤波后经mos管驱动单元向激光二极管提供能量，使得激光二极管发射激光。
5.进一步的，所述mos管驱动单元，包括：mos管u1、mos管驱动芯片u2、电源v2、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c2、二极管d2；所述mos管驱动芯片u2的1脚和4脚相连接后接地；所述电阻r2一端接地，电阻r2的另一端与脉冲信号源共同接入mos管驱动芯片u2的2脚；所述电容c2的一端接地，电容c2的另一端与电源v2共同接入mos管驱动芯片u2的3脚；所述电阻r4的一端与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与电阻r3的一端相连后分别接入mos管驱动芯片u2的5脚和6脚；所述电阻r3和电阻r4的另一端相连接后接入mos管u1的2脚；所述mos管u1的3脚连接至1脚；所述mos管u1的2脚分别连接4脚和电阻r5的一端；所述mos管u1的5脚、6脚、7脚、8脚相连接后接入储能单元。
6.进一步的，所述mos管驱动芯片u2采用型号ucc27511a，mos管u1采用型号csd88539nd。
7.进一步的，所述储能单元，包括：电源v3、电阻r7、电阻r9、二极管d3、电感l1、电容c3、二极管d4和二极管d5；所述电源v3、电阻r9、二极管d3依次串联连接，其中电源v3的负极接地；所述电阻r7的一端接地，电阻r7另一端与电阻r5的另一端相连接后接入mos管u1的1脚；所述电感l1的一端接二极管d3的负极，电感l1的另一端接入mos管u1的8脚；所述二极管d4的正极与二极管d5的负极相连接后与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接入mos管u1的8脚，所述二极管d5的正极连接激光二极管的负极。
8.进一步的，所述滤波单元，包括：电容c4、电阻r8；所述电容c4一端连接电容c3的另一端，电容c4另一端连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端接入mos管u1的1脚。
9.进一步的，所述激光二极管的正极与二极管d4的负极相连接后接入电阻r8的另一端。
10.本发明的优点：本发明的激光发射电路能够高效稳定的驱动激光二极管，从而延长激光二极管的使用寿命。
附图说明
11.图1是本发明的一种窄脉冲激光发射电路的原理框图；图2是本发明实施例的一种窄脉冲激光发射电路的电路连接原理图；图3是本发明实施例的激光发射电路的激光二极管的激光发射脉冲重复频率图；图4是本发明实施例的激光发射电路的激光二极管的激光发射脉冲波形放大图。
具体实施方式
12.为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
13.如图1和图2所示，本发明实施例的一种窄脉冲激光发射电路，包括：mos管驱动单元、储能单元、滤波单元和激光二极管d1；所述mos管驱动单元的第一输入端连接一个脉冲信号源v1，所述储能单元的输出端连接滤波单元后接入mos管驱动单元的第二输入端，所述mos管驱动单元的输出端连接激光二极管；所述mos管驱动单元根据脉冲信号源v1的高低电平来导通或关闭，mos管驱动单元在关闭状态下，所述储能单元进行充电储能；mos管驱动单元在导通状态下，储能单元的输出滤波后经mos管驱动单元向激光二极管d1提供能量，使得激光二极管d1发射激光。
14.具体的，所述脉冲信号源v1，设置脉冲的高电平是5v，低电平是0v，脉冲宽度pw是2us，脉冲重复周期per是20us。
15.所述mos管驱动单元，包括：mos管u1、mos管驱动芯片u2、电源v2、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c2、二极管d2；所述mos管u1在其中起到开关的作用，mos管驱动芯片u2能够为mos管提供短时瞬间大电流，并且能使mos管u1栅极导通；该单元具体电路连接为：所述mos管驱动芯片u2的1脚和4脚相连接后接地；所述电阻r2一端接地，另一端与脉冲信号源v1共同接入mos管驱动芯片u2的2脚；所述电容c2的一端接地，另一端与电源v2共同接入mos管驱动芯片u2的3脚；所述电阻r4的一端与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与电阻r3的一端相连后分别接入mos管驱动芯片u2的5脚和6脚；所述电阻r3和电阻r4的另一端相连接后接入mos管u1的2脚；所述mos管u1的3脚连接至1脚；所述mos管u1的2脚分别连接4脚和电阻r5的一端；所述mos管u1的5脚、6脚、7脚、8脚相连接后接入储能单元。
16.其中，所述电源v2为15v直流电源，电阻r2为1kω，电阻r3和电阻r4为10ω，电阻r5为10kω，电阻r7为0.2ω，电容c2为10uf，mos管驱动芯片u2采用型号ucc27511a，mos管u1采用型号csd88539nd。
17.所述储能单元，包括：电源v3、电阻r7、电阻r9、二极管d3、电感l1、电容c3、二极管
d4和二极管d5；其中所述的电容c3用来充电贮能，以及放电为激光二极管d1提供能量；当脉冲信号源v1为低电平时，mos管u1不导通，电源v3经电阻r9、二极管d3、电感l1、电容c3、二极管d4、电阻r7到地给电容c3存储能量；当脉冲信号源v1为高电平时，mos管u1导通，电容c3经mos管u1向激光二极管d1提供能量，使激光二极管d1发出激光；该单元具体电路连接为：所述电源v3、电阻r9、二极管d3依次串联连接，其中电源v3的负极接地；所述电阻r7的一端接地，电阻r7另一端与电阻r5的另一端相连接后接入mos管u1的1脚；所述电感l1的一端接二极管d3的负极，电感l1的另一端接入mos管u1的8脚；所述二极管d4的正极与二极管d5的负极相连接后与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接入mos管u1的8脚，所述二极管d5的正极连接激光二极管d1的负极。
18.其中，所述电源v3为15v直流电源，电阻r9为200ω，电感l1为47nh，电容c3为20nf。
19.所述滤波单元，包括：电容c4、电阻r8；所述电容c4一端连接电容c3的另一端，电容c4另一端连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端接入mos管u1的1脚。其中，电容c4为1nf，电阻r8为1ω。所述滤波单元对储能单元的输出电流进行滤波处理，确保输出电流的波动尽可能小。
20.所述激光二极管d1的正极与二极管d4的负极相连接后接入电阻r8的另一端。
21.采用本发明的电路设计，在cadence软件中进行电路仿真，设置脉冲信号源v1的脉冲重复周期是50khz，脉冲宽度是2000ns=2us；在图3中可以看出激光二极管d1的脉冲重复频率约为50khz=20us。
22.在图4中可以看出激光脉冲的脉冲宽度约为25ns=0.025us，电流能够达到24a。因此，本发明的激光发射电路符合设计要求。
23.以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种窄脉冲激光发射电路，包括：mos管驱动单元、储能单元、滤波单元和激光二极管，其特征在于，所述mos管驱动单元的第一输入端连接一个脉冲信号源，所述储能单元的输出端连接滤波单元后接入mos管驱动单元的第二输入端，所述mos管驱动单元的输出端连接激光二极管；所述mos管驱动单元根据脉冲信号源的高低电平来导通或关闭，mos管驱动单元在关闭状态下，所述储能单元进行充电储能；mos管驱动单元在导通状态下，储能单元的输出滤波后经mos管驱动单元向激光二极管提供能量，使得激光二极管发射激光。2.如权利要求1所述的一种窄脉冲激光发射电路，其特征在于，所述mos管驱动单元，包括：mos管u1、mos管驱动芯片u2、电源v2、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c2、二极管d2；所述mos管驱动芯片u2的1脚和4脚相连接后接地；所述电阻r2一端接地，电阻r2的另一端与脉冲信号源共同接入mos管驱动芯片u2的2脚；所述电容c2的一端接地，电容c2的另一端与电源v2共同接入mos管驱动芯片u2的3脚；所述电阻r4的一端与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与电阻r3的一端相连后分别接入mos管驱动芯片u2的5脚和6脚；所述电阻r3和电阻r4的另一端相连接后接入mos管u1的2脚；所述mos管u1的3脚连接至1脚；所述mos管u1的2脚分别连接4脚和电阻r5的一端；所述mos管u1的5脚、6脚、7脚、8脚相连接后接入储能单元。3.如权利要求2所述的一种窄脉冲激光发射电路，其特征在于，所述mos管驱动芯片u2采用型号ucc27511a，mos管u1采用型号csd88539nd。4.如权利要求2所述的一种窄脉冲激光发射电路，其特征在于，所述储能单元，包括：电源v3、电阻r7、电阻r9、二极管d3、电感l1、电容c3、二极管d4和二极管d5；所述电源v3、电阻r9、二极管d3依次串联连接，其中电源v3的负极接地；所述电阻r7的一端接地，电阻r7另一端与电阻r5的另一端相连接后接入mos管u1的1脚；所述电感l1的一端接二极管d3的负极，电感l1的另一端接入mos管u1的8脚；所述二极管d4的正极与二极管d5的负极相连接后与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接入mos管u1的8脚，所述二极管d5的正极连接激光二极管的负极。5.如权利要求4所述的一种窄脉冲激光发射电路，其特征在于，所述滤波单元，包括：电容c4、电阻r8；所述电容c4一端连接电容c3的另一端，电容c4另一端连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端接入mos管u1的1脚。6.如权利要求5所述的一种窄脉冲激光发射电路，其特征在于，所述激光二极管的正极与二极管d4的负极相连接后接入电阻r8的另一端。

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种窄脉冲激光发射电路，包括：mos管驱动单元、储能单元、滤波单元和激光二极管，所述mos管驱动单元的第一输入端连接一个脉冲信号源，所述储能单元的输出端连接滤波单元后接入mos管驱动单元的第二输入端，所述mos管驱动单元的输出端连接激光二极管；所述mos管驱动单元根据脉冲信号源的高低电平来导通或关闭，mos管驱动单元在关闭状态下，所述储能单元进行充电储能；mos管驱动单元在导通状态下，储能单元的输出滤波后经mos管驱动单元向激光二极管提供能量，使得激光二极管发射激光。本发明能够高效稳定的驱动激光二极管，从而延长激光二极管的使用寿命。使用寿命。使用寿命。


技术研发人员：何子祥 张鹏泉
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/10/11