用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置的製作方法
2023-12-04 09:11:26 1
專利名稱：用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射測距儀技術領域，具體涉及一種用於雷射測距儀的半導體 雷射驅動裝置。
背景技術：
脈衝雷射測距儀是利用雷射脈衝持續時間極短，能量在時間上相對集中， 瞬時功率很大的特點，利用被測目標對脈衝雷射的漫反射所到得的反射信號進
行測距。而現有的雷射發射驅動電路，如美國專利第5， 612， 779號揭露的發 射電路等技術方案都存在以下弊病
一. 發射電壓需很高，功耗大如電路的所需的高壓都在100-300V之間， 而實際半導體雷射發射二極體一般所需VF電壓均只需10-15V，而其它的電壓 基本上都損耗在驅動開關元件以及線路上。由於雷射發射驅動電路一般採用電 池DC/DC轉換升壓後供電，電壓越高轉換效率越低，採用高耐壓、高內阻的開 關元件，不僅使電源電路和發射電路功耗大，發射上升延時間長，穩定性差， 測距精度差，而且由於電壓高，產生的發射脈衝對其它電路的輻射也增加，幹 擾也大，從而使整個產品的性能受到一定影響。
二. 電路獲得計數/計時的開始信號，及時性、穩定性差。現有電路一般計 數/計時的開始信號都是取自於驅動開關元件前，由於開關元件都具有一定的延 遲性。並且延遲的時間隨環境溫度和其它因素也並不是一致的，所以就會導致 由於開始信號的誤差而引起測距誤差及穩定性。
發明內容
本發明的目的是要提供一種用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，為脈衝 雷射發射器提供功耗低，獲取的計數/計時的開始信號及時性、穩定性好，測量 精度高的半導體雷射驅動裝置。
上述的發明目的是通過以下技術方案實現的， 一種用於雷射測距儀的半導
體雷射驅動裝置，它包括半導體雷射發射器、高速驅動迴路、高速開關迴路、 計數開始信號取樣迴路，其要點在於高速驅動迴路的輸出端與高速開關迴路的 輸入端相連接，高速開關迴路的輸出端與半導體雷射發射器、計數開始信號取 樣迴路的輸入端相連接，使計數開始信號取樣迴路的信號直接從高速開關迴路 輸出端耦合獲得。
上述的用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，其結構之一是所述高速驅 動迴路由高頻三極體Q組成的高速MOS管驅動迴路。
上述的用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，其結構之一是高速開關回 路採用了低壓降，低內阻，瞬間大電流與高速的場效應管M1作為納秒開關元件。
本發明有益效果在於
1、 直接從高速開關迴路輸出端耦合獲得計數/計時的開始信號，比較現有電 路，避開了由於開關元件延時造成的誤差與穩定性，有效的減少了由於開始信 號的誤差而引起測距誤差。
2、 測量精確度高該電路採用了高頻三極體組成的高速MOS管驅動迴路， 有效提高了驅動能力以及驅動速度，壓縮了發射雷射脈衝的上升時間，使得發 射能量更集中，提高了測距儀的測量精度。
3、 功耗低電路採用了低壓降、低內阻瞬間大電流與高速的場效應管作為
納秒開關元件，有效的提高了驅動性能，使得只需要15-20V的電源，就能達到
雷射二極體所需的脈衝電流，由於電壓低，所以也降低了對其它電路的輻射， 同時有效地降低了雷射驅動裝置的發射功耗。
圖1:本發明結構框圖 圖2:本發明的電路圖
圖1—2中，IO—半導體雷射發射器，ll一高速驅動迴路，12—高速開關回 路，13—計數開始信號取樣迴路
具體實施例方式
由圖1—2所表示的是本發明一實施例，它配置在脈衝式雷射測距儀內，該 實施例它包括半導體雷射發射器IO、高速驅動迴路ll、高速開關迴路12、計 數開始信號取樣迴路13;高速驅動迴路11的輸出端與高速開關迴路12的輸入 端相連接，高速開關迴路12的輸出端與半導體雷射發射器10、計數開始信號取
樣迴路13的輸入端相連接；半導體雷射發射器10採用25W半導體脈衝雷射二 極管E2;高速驅動迴路ll由高頻三極體Q1、 Q2，電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6，電容C1組成高速MOS管的驅動迴路；高速開關迴路12由場效應管M1、 電阻R7、 R9、 二極體D1及電容C2組成，電阻R9能有效的減少放電過程中回 路產生的振蕩；計數開始信號取樣迴路13由電容C3及電阻R8組成。
本實施例電路工作過程如下
高速驅動迴路ll當發射觸發信號到來時，經高頻三極體Q1、 Q2組成的高 速MOS管驅動迴路提升驅動能力後，驅動高速開關迴路12的高速場效應管Ml 快速打開，電容C2上的電荷通過高速場效應管M1、接地端、半導體雷射發射 器10的半導體脈衝雷射二極體E2與電容C2迴路高速放電，形成高峰值窄脈寬 的電流脈衝，驅動半導體脈衝雷射二極體E2發出窄脈衝雷射；脈衝雷射發射吋， 在電容C2與半導體脈衝雷射二極體E2端對地會產生一負脈衝，通過計數開始 信號取樣迴路13的電容C3的直接耦合以及電阻R8的限流，就能得到觸發計數 開始信號所需的觸發脈衝，供後續計時或計數電路使用。
上述實施例應用於脈衝式雷射測距儀中，為半導體脈衝雷射二極體E2提供 所需的脈衝電流，從而得到脈寬窄，上升沿快的電流脈衝，並且在獲得光脈衝 的同時獲得了及時性、穩定性好的計數/計時開始信號，有效的提高測距儀的精 度。並且電路通過分立的高頻元件組成的MOS管驅動，以及採用參數為 Vgs=20V、 Ids=30-40A、 Vds=lV 、 tr=1.9ns低壓降、瞬間大電流與高速的場效 應管Ml作為納秒開關元件，有效的提高了驅動性能，使得只需要20V電壓的 電源，就能達到雷射二極體所需的脈衝電流，降低了對其它電路的輻射，同時 大大地降低了雷射驅動裝置的發射功耗。
權利要求
1.一種用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，它包括半導體雷射發射器、高速驅動迴路、高速開關迴路、計數開始信號取樣迴路，其特徵在於高速驅動迴路的輸出端與高速開關迴路的輸入端相連接，高速開關迴路的輸出端與半導體雷射發射器、計數開始信號取樣迴路的輸入端相連接，使計數開始信號取樣迴路的信號直接從高速開關迴路輸出端耦合獲得。
2、 根據權利要求1所述的用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，其特徵在於所述高速驅動迴路由高頻三極體Q組成的高速MOS管驅動迴路。
3、 根據權利要求1或2所述的用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，其特徵在於高速開關迴路採用了低壓降，低內阻，瞬間大電流與高速的場效應管 Ml作為納秒開關元件。
全文摘要
一種用於雷射測距儀的半導體雷射驅動裝置，屬於雷射測距儀技術領域。它包括半導體雷射發射器、高速驅動迴路、高速開關迴路、計數開始信號取樣迴路，其特徵在於高速驅動迴路的輸出端與高速開關迴路的輸入端相連接，高速開關迴路的輸出端與半導體雷射發射器、計數開始信號取樣迴路的輸入端相連接，使計數開始信號取樣迴路的信號直接從高速開關迴路輸出端耦合獲得；高速驅動迴路由高頻三極體Q組成的高速MOS管驅動迴路。本發明直接從高速開關迴路輸出端耦合獲得計數/計時的開始信號，有效的減少了由於開始信號的誤差而引起測距誤差；另外，使使用本發明的雷射測距儀測量精確度高，功耗低。
文檔編號G01S17/00GK101373136SQ20081012034
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月21日 優先權日2008年8月21日
發明者劉崇求, 鄭國軍, 天 金 申請人:金華市藍海光電技術有限公司