一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路

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	一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
其他题名	一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
	郗洪柱; 边文宾; 彭泳卿; 周建发; 郑义; 杨显涛; 郑林; 赵汗青; 蒙瑰
	2015-08-19
专利权人	北京遥测技术研究所
公开日期	2015-08-19
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明涉及一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，适用于环境气体的光声光谱监测中量子级联激光器的驱动，也可用于红外对抗、毒品和爆炸物监测、太赫兹成像等领域应用量子级联激光器或其它脉冲式激光器的场合，属于电子设备的技术领域。本发明在12V直流电源和等效电阻2.73Ω的激光器下可输出幅值超过7安培的电流，且其上升/下降时间不超过20纳秒，脉冲宽度可随意调节，最小脉宽低至20纳秒，最大重复频率超过1MHz，比已有的激光器脉冲驱动电路的边沿时间短，脉冲参数的调节范围更宽、更灵活。
其他摘要	本发明涉及一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，适用于环境气体的光声光谱监测中量子级联激光器的驱动，也可用于红外对抗、毒品和爆炸物监测、太赫兹成像等领域应用量子级联激光器或其它脉冲式激光器的场合，属于电子设备的技术领域。本发明在12V直流电源和等效电阻2.73Ω的激光器下可输出幅值超过7安培的电流，且其上升/下降时间不超过20纳秒，脉冲宽度可随意调节，最小脉宽低至20纳秒，最大重复频率超过1MHz，比已有的激光器脉冲驱动电路的边沿时间短，脉冲参数的调节范围更宽、更灵活。
主权项	一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，其特征在于：该驱动电路包括控制电路(1)、高速驱动电路(2)、储能元件充放电电路(3)、脉冲式激光器及其保护电路(4)、充电能量调节电路(5)、平均电流监视电路(6)、脉冲峰值监视电路(7)和能量快速泄放电路(8)；其中，控制电路(1)输出控制信号至高速驱动电路(2)，使储能元件充放电电路(3)工作，通过采集来自储能元件充放电电路(3)的放电电流的电流状态，从而调整输出给充电能量调节电路(5)的电压，改变储能元件充放电电路(3)中C10和C9的能量，调节储能元件充放电电路(3)的放电电流的脉冲电流幅值和变化规律；高速驱动电路(2)包括电阻R30、电阻R31、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C5和MOS驱动器U4；电阻R30的一端与MOS驱动器U4的输入通道A连接，电阻R30的另一端与地、R31的一端、MOS驱动器U4的GND端连接，R31的另一端与MOS驱动器U4的输入通道B连接，MOS驱动器U4的输出通道A与电阻R11的一端、电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端接地；MOS驱动器U4的VCC接+5V电源；电阻R30的一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口1连接，电阻R31的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口2连接；电阻R13的一端与储能元件充放电电路(3)N沟道MOS场效应管Q1的栅极连接，MOS驱动器U4的输出通道B与能量快速泄放电路(8)的电阻R28的一端连接；储能元件充放电电路(3)包括N沟道MOS场效应管Q1、二极管D1、二极管D2、二极管D6、电阻R14、电阻R15、电阻R23、电容C8、电容C9、电容C10、电容C6和电感L1； N沟道MOS场效应管Q1的漏极与二极管D1的阴极、电容C6的一端、电容C9的一端、电容C10的一端连接，二极管D1的阳极与地、N沟道MOS场效应管Q1的源极、电阻R14的一端、二极管D2的阴极、电阻R15的一端连接；电容C6的另一端与电阻R14的另一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D2的阳极、电容C8的一端、电阻R23的一端连接；电容C8的另一端与电阻R23的另一端、电感L1的一端连接；电感L1的另一端与二极管D6的阴极连接；电阻R15的另一端与脉冲式激光器及其保护电路(4)二极管D3的阴极连接；二极管D6的阳极与脉冲式激光器及其保护电路(4)中二极管D3的阳极连接；脉冲式激光器及其保护电路(4)包括二极管D3、瞬态电压抑制二极管D4、电阻R22、电容C7和脉冲式激光器D5；二极管D3的阴极与瞬态电压抑制二极管D4的阴极、电阻R22的一端、脉冲式激光器D5的阳极连接，二极管D3的阳极与瞬态电压抑制二极管D4的阳极、电容C7的一端、脉冲式激光器D5的阴极连接；电阻R22的另一端与电容C7的另一端连接；充电能量调节电路(5)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电阻R25、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C13、N沟道MOS场效应管Q2和集成运算放大器U1；电阻R1的一端与电容C1的一端、电阻R2的一端、集成运算放大器U1的同相输入端4连接，电容C1的另一端接地，电阻R2的另一端接地；电阻R3的一端接地，电阻R3的另一端与集成运算放大器U1的反相输入端3、电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电容C2的另一端与电阻R4的另一端、集成运算放大器U1的输出端2、电阻R5的一端连接；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1的同相输入端8连接，集成运算放大器U1的反相输入端9与电容C3的一端、电阻R7的一端连接，电容C3的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与集成运算放大器U1的输出端10、电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端、N沟道MOS场效应管Q2的栅极连接，N沟道MOS场效应管Q2的漏极与电容C13的一端、电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与+12V电源连接，电容C13的另一端接地；N沟道MOS场效应管Q2的源极与电阻R7的另一端、电阻R25的一端连接；集成运算放大器U1的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U1的负电源端与-12V连接；电阻R1的另一端与控制电路(1)的D/A输出端口连接，电阻R25的另一端与储能元件充放电电路(3)的电容C10的另一端连接；平均电流监视电路(6)包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和集成运算放大器U2；电阻R16的一端与集成运算放大器U2的同相输入端4连接；电阻R17的一端与地连接；电阻R17的另一端与电阻R18、集成运算放大器U2的反相输入端3连接；电阻R18的另一端与集成运算放大器U2输出端2、电阻R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R21的一端、集成运算放大器U2的反相输入端9连接；电阻R20的一端与地连接；电阻R20的另一端与集成运算放大器U2的同相输入端8连接；集成运算放大器U2的输出端10与电阻R21的另一端连接；集成运算放大器U2的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U2的负电源端与-12V连接；电阻R16的另一端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；集成运算放大器U2的输出端10与控制电路(1)中的A/D采样电路输入端连接；脉冲峰值监视电路(7)包括电阻R40、电阻R39、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D8、二极管D9和高速比较器U5；电阻R40的一端与地连接；电阻R40的另一端与电阻R39的一端、高速比较器U3的同相输入端连接；电阻R39的另一端与-5V电源连接；高速比较器U3的反相输出端与电阻R43、二极管D9的阴极、二极管D8的阳极、电阻R42的一端连接；二极管D8的阴极与电阻R41的一端连接；电阻R41的另一端与+3V电源连接；电阻R43的另一端与地、二极管D9的阳极、高速比较器U3的GND端连接；高速比较器U3的正电源端与电容C23的一端、电容C24的一端、+5V电源连接；高速比较器U3的负电源端与电容C25的一端、电容C26的一端、-5V电源连接；高速比较器U3的反相输入端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；电阻R42的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口3连接；能量快速泄放电路(8)包括电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C11、电容C12、电容C10、电容C9、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7；电阻R28的一端与电阻R27的一端连接；电阻R28的另一端与电容C11连接；电容C11的另一端与电阻R27的另一端、电阻R26的一端、电容C12的一端和N沟道MOS场效应管Q3的栅极连接；电阻R26的另一端与地、电容C12的另一端连接；N沟道MOS场效应管Q3的漏极与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与电容C10、电容C9的一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D7的一端连接；二极管D7的另一端与N沟道MOS场效应管Q3的源极连接；电阻R27的另一端与高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输出通道B连接。
申请日期	2014-10-31
专利号	CN104852276A
专利状态	授权
申请号	CN201410602167.5
公开（公告）号	CN104852276A
IPC 分类号	H01S5/042 \| H01S3/09
专利代理人	张丽娜
代理机构	中国航天科技专利中心
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/57459
专题	半导体激光器专利数据库
作者单位	北京遥测技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	郗洪柱,边文宾,彭泳卿,等. 一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路. CN104852276A[P]. 2015-08-19.

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CN104852276A.PDF（1348KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文