半导体激光器驱动电路设计
半导体激光器温度控制驱动电路的优化设计
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｄ ｖ ｉ ｕｔ ｆ Ｔ ； ｕ ｅｗｄｈｍ ｄｌｔ ｇ ｓｍｉ ｎ ｕｔ ｅ ｇｒ ｉ ｅｉｅ（ Ｅ ） ｙｗ ｒｓ ｒ ｅｃｒ ｉｏ Ｌ ｐ ｌ ｉｔ ｏｕａｎ ； ｅ ｃ ｄ ｃ ｒｒ ｒ ｅ ｔ ｎｄｖｃ Ｔ Ｃ ｉ ｃ Ｂ ｓ ｉ ｏ ｏ ｆ ａｏ ｉ ０ 引 言
张新义 ，张建 军
（ 山东理工大学 。 山东 淄博 ２ ５４ ） ５０ ９
摘
要 ：半导体激光器晶体在工作 中对热效应产生的影响非常敏感 ， 因此 ， 对激光器 的晶体温度要求非 常
高。设计 了一种改进型的脉宽调制 电路 ， 其采用 了数字和模拟电路 相结合 的方法 ， 通过改变输出电压的脉
冲宽度和幅值 ， 对驱动 电流 的方 向和大小 分别控制就可 以在输出端得到不 同的输 出功率 。这样就可 以控
Ｚ Ａ Ｇ Ｘ ｎｙ， Ｈ Ｎ ｉ － ｎ Ｈ Ｎ ｉ－ｉ Ｚ Ａ Ｇ Ｊ ｎｊ ａ ｕ
（ ｈ ｎ ｏ ｇＵ ｉｅｓｙｏ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｚｂ ５０ ９ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｄ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌ ，ｉｏ２５ ４ ， ｈｎ ） ｔ Ｔ ｇ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｉ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｔ ｆ ｃ ｔ ｏ ｋ ｏ ｍｉｏ ｄ ｃ ｏ ｓ ｒｃｙ ｔｌ Ｓｖ ｒ ｅ ｓｔ ｅ。Ｏ ｔｅ ｒｑ ｅ ｔ ｆ ｈ ｈ ｎ ｅ ｃ ｆｈ ａ ｆ ｔ ｒ ｆ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒｌ ｅ ｒｓａ ｅ ｓ ｎ ｉ ｖ Ｓ ｅ ｕ ｓ ｏ ｅ ｌ ｆ ｅｅ ａ ｗ ｓ ａ ｉ ｙ ｉ ｈ ｔ ｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ｆｔｅ ｌｓ ｒ ｃｙ ｔｌ ｉ ｅｙ ｉ ｏｔ ｎ ． ｉ ｄ ｏ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ｕｔ ｏ ｕｓ ｄ ｈ ｍｏ ｕ ａ ｉｇ ｉ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ａ ｅ ｒｓａ ｓ ｖ ｒ ｍｐ ｒ ｔ Ａ ｋｎ ｆｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｃｒ ｉ ｆｐ ｌｅ ｗｉｔ ｄ ｌｔ ｓ ｈ ａ ｃ ｎ ｄ ｓ ｎ ｄ， ｈ ｃ ｄ ｐ ｓ ｔｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｆ ｕ ｅ ｃ ｍｂ ｎｎ ｔ ｉ ｌ ｔ ｎ ｃｒ ｕ ｔ ｔ ｒｕ ｈ ｃ ａ ｇ ｎ ｈ ｄ ｈ ｏ ｅ ｉ ｅ ｗ ｉｈ ａ ｏ ｔ ｈ ｔ ｏ ｆｔ ｇ ｒ ｏ ｉ ｉ ｇ ｗｉ ｓｍｕ ａｉ ｉ ｉ，ｈ ｏ ｇ ｈ ｎ ｉ ｇ ｔ ｅ ｗｉｔ ｆ ｇ ｈ ｉ ｈ ｏ ｃ ｐ ｌｅａ ｄ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｅ ｖ ｌ ｇ ｆｏ ｔ ｕ ｏ ｃ ｎｒ ｌｔｅ ｄ ｒ ｃｉｎ ａ ｄ ｓｚ ｆｔ ｅ ｅｅ ｔｉ ｃ ｒｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｕ ｓ ｎ ｍｐ ｉ ｄ ｆｔ ｏｔ ｅ ｏ ｕｐ ｔｔ ｏ ｔ ｈ ｉ ｔ ｎ ｉｅｏ ｌ ｃｒ ｕ ｒ ｎ ，ｈ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｔ ｈ ａ ｏ ｅ ｏ ｈ ｃ ｆ ｏ ｔｕ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ ｎ ａ ｅ ｒｃ ｉｅ ． ｎ ｔ ｉ ｗａ ｔ ｅ ｏ ｔｕ ｏ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ｅｒｇ ｒ ｔ ｎ ｕ ｐ ｔ ｗ ｒｉ ｈ ｕ ｐ ｔｅ ｄ ｃ ｎ ｂ ｅ ｅｖ ｄ Ｉ ｈｓ ｙ，ｈ ｕ ｐ ｔｐ ｗ ｒｗ ｒ ｈ ｍ ｅａ ｒ ｆｓ ｔ ａｊ ｓ ｔｉ ｌ ， ｄｔｅｆ ｅ ｎ ｆ ｈ ｅ ｐ ｒｔ ｅｗ ｉ ａ ｅ ｈ ｙｔｍ ｒａ ｈ ｏ ｅ ｅｔ ｐ ｒｔ ｅ ａ ｔ ｏ ｄ ｔ ｈｃ ｙ ａ ｎ ｌ ｔ ｅｏ ｔｅｔｍ ｅａ ｒ ｈ ｈ ｍ ｋ ｓｔｅｓｓ ｅ ｃ ｔ ｅ ｕ ｕ ｋ ｎ ｈ ｉ ｙ ｕ ｕ ｃ ｅ
半导体激光器驱动电路设计
半导体激光器驱动电路设计
1、确定参数：首先，根据所采用的半导体激光器进行相应参数的确定，主要包括输入电压、电流以及恒流模块的参数，根据具体的需要可以完成相应的参数确定。
2、结构设计：根据参数确定进行激光器驱动电路的结构设计，结构设计应考虑激光输出能力、负荷及恒流模块的输出的特性，满足激光器输出功率的要求；
3、计算电阻：对于激光驱动电路来说，为保持电流稳定，应据恒流模块的输入电流和输出电压计算电路上的各种电阻值，以便达到设计要求。
4、电路测试：经过上述步骤确定激光驱动电路的参数，在完成电路的组装后应对原装驱动电路进行相应的测量，在测量的时候需要考虑负载的幅值、波形及相位等因素，最后，验证激光输出的功率是否满足设计要求，同时检查电路中各部分是否运行正常。
5、微调激光器参数：最后，产品上线前将对激光器的参数进行微调，确保激光器的输出参数满足所设定的要求，同时可以调节激光的输出功率等参数，以规避在实际使用中出现的误差。
以上就是关于半导体激光器驱动电路设计的介绍，希望对大家有所帮助。
半导体激光器驱动电源
半导体激光器驱动电源半导体激光器是一种应用广泛的激光设备，在通信、医疗、材料加工等领域发挥着重要作用。
而激光器的工作需要稳定而高效的驱动电源来提供电能，以保证其正常运行。
本文将介绍半导体激光器驱动电源的基本原理、设计要求和现有的几种常用方案。
一、基本原理半导体激光器需要一个稳定的电流源来进行驱动，以产生稳定的激光输出。
驱动电源的主要任务是提供所需的电流，并确保输出电流的稳定性和精确性。
为了实现这一目标，驱动电源通常采用了反馈控制的方式，通过不断监测和调节输出电流，以使其保持在设定值附近。
二、设计要求在设计半导体激光器驱动电源时，需要考虑以下几个关键要求：1. 稳定性：驱动电源必须能够提供稳定的输出电流，以确保激光器的工作正常。
任何电流的波动都可能导致激光输出功率的变化，甚至影响激光器的寿命。
2. 精确性：激光器的工作需要精确的电流控制，因此驱动电源必须能够输出精确的电流值。
这对于一些要求高精度的应用尤为重要，如光学仪器和精密加工。
3. 效率：激光器工作时产生的热量较大，因此驱动电源的效率也是一个重要考虑因素。
高效的驱动电源可以减少能量的损耗，同时也减少热量的产生，有助于延长激光器的寿命。
4. 保护功能：驱动电源应具备多种保护功能，如短路保护、过热保护、过压保护等，以确保驱动电源本身和激光器的安全运行。
三、常用方案根据不同的需求和应用场景，目前有多种常用的半导体激光器驱动电源方案。
以下将介绍其中的几种：1. 线性稳压电源：线性稳压电源是一种简单且成本较低的方案。
其原理是通过稳压二极管等器件来实现电流的稳定输出。
然而，由于其工作效率较低并且对输入电压波动较为敏感，因此在某些高功率激光器驱动场景下并不适用。
2. 开关电源：开关电源是目前广泛应用于半导体激光器驱动的一种方案。
它采用开关电路来实现高效能的转换，可以提供稳定的输出电流并适应不同的输入电压波动。
开关电源还具备较好的保护功能和反馈控制能力，适用于各种激光器的驱动需求。
高稳定度半导体激光器恒流驱动电路设计
８／２８３２－３５长春工程学院学报（自然科学版）２０２０年第２１卷第２期Ｊ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔ．Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉ．），２０２０，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２ＩＳＳＮ １００９－８９８４ＣＮ ２２－１３２３／Ｎｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－８９８４．２０２０．０２．００８高稳定度半导体激光器恒流驱动电路设计收稿日期：２０２０－６－１２基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目（ＪＪＫＨ２０１８０９８４ＫＪ）长春市科技计划项目（１８ＳＳ００８）作者简介：黄丫（１９７８－），女（汉），长春人，讲师，博士主要研究高速光电子学。
黄 丫１，３，田小建２，于 兰１，卢 虹１，李胜男１，孟 瑜１（１．长春工程学院能源动力工程学院，长春１３００１２；２．吉林大学电子科学与工程学院，长春１３００１２；３．吉林省建筑能源供应及室内环境控制工程研究中心，长春１３００１２）摘 要：设计了一种半导体激光器恒流驱动电路，使用金属—氧化物半导体场效应晶体管作为电流控制元件，通过反馈网络稳定电流，提高驱动电路输出模块的驱动能力和稳定性。
电路中设有限流保护和软起动保护，使半导体激光器驱动电路在提供大输出电流的同时，保证其稳定性、可靠性和安全性。
经实际测试，该驱动电路能够满足设计需求，为其他类似电路的设计提供了参考。
关键词：半导体激光器；恒流驱动；稳定度；软启动中图分类号：ＴＮ２９文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－８９８４（２０２０）０２－００３２－０４０ 引言半导体激光器又称为激光二极管，是采用半导体材料作为工作物质的激光器。
半导体激光器是最实用最主要的一类激光器。
它体积小、寿命长，可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。
基于这些优点，半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面获得了广泛的应用［１－２］。
随着半导体激光器需求量的增加，其驱动电源的重要性也不断提高。
基于UCC27322的中功率半导体激光器驱动电路设计(精)
图1典型脉冲式半导体激光器驱动电路的结构形式
当没有触发信号时,开关电路处于断开状态,
电源经充电回路给储能电路充电;当触发信号到来时,开关电路迅速导通,储能电路通过激光器、开关电路放电,形成脉冲电流驱动激光器发光。图2所示为典型脉冲式半导体激光器驱动电路的等效电路[2]
。
图2典型脉冲式半导体激光器驱动电路的等效电路
R3放电,形成电流脉冲。开关S1导通瞬间,电路形成一个零输入响应RLC放电回路。放电开始瞬间,放电回路电流为零,根据理论分析可以忽略电阻R2和电容C2的影响[2],电路电压全部加到电感上,设电压初始值为V,回路中电流i(t)可以表示为
i(t)=Ae-αt
sinωt(1)其中:
A=
Vα=R3
ω=R3L1
22
制 导 与 引 信 第31卷
1半导体激光器驱动电路理论分析
1.1驱动电路等效电路
按照工作方式分类,半导体激光器可以分为连续和脉冲两大类。对于不同的工作方式,半导
体激光器驱动电路也有所不同。其中,脉冲式半导体激光器采用脉冲信号来驱动,要求驱动电路提供快速电流脉冲,并且脉冲前后沿越陡越好。在本质上脉冲式半导体激光器驱动电路是一种大电流开关电路,主要由电源、储能电路、激光器等效电路、开关电路和取样电路等组成。图1所示为典型脉冲式半导体激光器驱动电路的一般结构形式[2]
关键词:半导体激光器;驱动电路;功率
中图分类号:TJ430.38文献标识码:A
TheDesignofMediumPowerSemiconductorLaserDriving
CircuitBasedonUCC27322
ZHANGXiang2bin,YUWei2wei
(ShanghaiRadioEquipmentResearchInstitute,Shanghai200090,China)
高精度半导体激光器驱动电源系统的设计
高精度半导体激光器驱动电源系统的设计刘平英,丁友林(金肯职业技术学院 江苏南京 211156)摘 要:介绍一种以DSP T M S320F2812控制模块为核心的高精度半导体激光器驱动电源系统的设计。
该系统以大功率达林顿管为调整管加电流负反馈电路实现恒流输出,利用DSP 内部集成的模/数转换器对输出电流采样,并经过PI 算法处理后控制PW M 输出实现动态的误差调整,消除电路中的静止误差。
为了提高系统的稳定性,在系统中加入过流、过压保护和延时软启动保护等功能。
结果表明,输出电流范围在10~2500mA 内,输出电流变化的绝对值小于输出电流值的0.1%+1mA,从而确保了半导体激光器工作的可靠性。
关键词:DSP ;半导体激光器;PI 算法;PW M中图分类号:T N248.1 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)08-166-04Design of High Precision Semiconductor Lasers Driver Source SystemL IU Ping ying ,DI NG Yo ulin(Ji nken Co ll eg e o f T echno log y,Nanjing,211156,China)Abstract :A highly pr ecise cur rent source dr iver system o f semiconductor laser s is pr esented,w hich ado pts the DSP T M S320F 2812as co ntr ol co re unit.T he system uses a combinatio n of high -pow er Darlingto n tr ansisto r as an adjust or and neg ativ e feedback cir cuit o f cur rent to r ealize constant cur rent output.T he DSP inter ior integr ated A DC is used to sample the cur rent date that co ntr ol the output of P WM after PI algo rit hm pro cessed,w hich is to r ealize dy namic err or regulation and eliminate static er ro r in the circuit.T he pro tect functio n at ov er-curr ent o r ov er-vo ltag e protection circuit and delay star tup unit is added into the sy stem t o impro ve its st abilit y.T he r esult s o f ex periments show that the curr ent output o f the system is betw een 10~2500mA ,and the absolute v alue of the chang ing curr ent output is smaller than 0.1%+1m A,and ensure that lasers diode runs r eliably.Keywords :DSP;semico nduct or lasers diode;P I alg or ithm;P WM收稿日期:2008-07-22基金项目:江苏省高校高级人才科研基金资助资助(04JDG021)0 引 言半导体激光器(LD)是一种固体光源,由于其具有单色性好,体积小,重量轻,价格低廉,功耗小等一系列优点,已被广泛应用。
半导体激光器LD脉冲驱动电路的设计与实验
半导体激光器LD 脉冲驱动电路的设计与实验进行脉冲驱动电路的设计主要是由于，半导体激光器在脉冲驱动电路驱动 时，其结温会在半导体激光器不工作的时刻进行散热， 因此半导体激光器在脉冲 电源驱动下，对半导体激光器的散热要求不高。
在设计半导体激光器的脉冲驱动 电源时，也是先仿真后设计的思想，在电路选型上也是力求简单。
1脉冲电源的仿真在进行脉冲电源仿真时，同样选用的 NI 公司的这款MultisimIO 这款电路仿 真软件。
选用的器件是IRF530,信号源是5V ，占款比为50%，频率为50Hz 的 方波信号源；用电阻 R i代替半导体激光器、且将 R i的阻值设置为 1 Q ,用脉冲电源仿真在仿真电路设计的过程中，选用了功率管IRF530作为主开关，对电阻R i上 的电压进行采样，信号源选取的是输出5V 方波的、频率是50Hz 、占款比是50% 的信号源。
在进行仿真前、将示波器的 A 通道接在电阻R i的两端，对整个电路 的电流信号进行监测。
将示波器的 B通道接在信号源的两端，对信号源的输出MultisimIO 的自带示波器对电阻R i两端的电信号进行测量12V VGCMIL........ X SC1A ETinw ______ • 7訂 _________________ 計旷 ____________________ | Triggr SaihpOTi Diu ::-i■< ■ Suli [TvCi; \ Edgt |T" ijp":电信号进行采样，这样通过A、B两通道的电信号进行对比，看脉冲驱动电路能否满设计要求。
根据仿真示波器监测到的数据显示，电阻R i两端的电信号完全是跟信号源的电信号同步变化的，而且波形完全一致。
仿真结果显示电阻R i的峰值电压是为1.145V,说明电路的峰值电流也是1.145A。
在仿真过程中，通过不断的调整信号源的特性，发现电阻R i两端的电压值的大小只与信号源的电压值大小有关系，而与信号源的频率和占空比关系不大，这说明此脉冲仿真电路输出电流值的大小只与信号源输出的电压值大小有关。
半导体激光器驱动电路
查阅相关文献资料，设计半导体激光器驱动电路，说明设计思路和电路模块的功能
图1
在半导体激光器的设计中，为了便于对光功率进行自动控制，通常激光器内部是将LD 和背向光检测器PD集成在一起的，见图1。
其中LD有两个输出面，主光输出面输出的光供用户使用，次光输出面输出的光被光电二极管PD接收，所产生的电流用于监控LD的工作状态。
背光检测器对LD的功率具有可探测性，可设计适当的外围电路完成对LD的自动光功率控制。
激光器电路的设计框图如图所示，将电源加在一个恒压电路上，得到恒定的电压，再通过一个恒流电路得到恒定的电流以驱动LD工作.
其中恒压电路如图2，由器件XC9226以及一个电感和两个电容组成。
XC9226是同步整流型降压DC/DC转换器，工作时的消耗电流为15mA，典型工作效率高达92%，只需单个线圈和两个外部连接电容即可实现稳定的电源和高达500IllA的输出电流。
其输出纹波为10mV，固定输出电压在0.9v到4.0V范围内，以loomv的步阶内部编程设定。
该电路中，输出的恒定电压设定为2.6v。
图2
恒流电路如图3，主要由LMV358、三极管以及一些电阻和电容共同组成.LMv358是一个低电压低功耗满幅度输出的低电压运放，工作电压在2.7v到5.5v之间。
从恒压电路输出的2.6V电压经过Rl、RZ分压后，在LMv35s的同相输入端得到恒定电压Up，Up加在一个电压串联负反馈电路上，得到一个输出电压Uo。
Uo再通过一个电阻和电容组成的LR滤波
电路上，得到恒定的直流电压uol，将uol作用在由三极管8050组成的共射级放大电路上，得到恒定的集电极电流Ic，k又通过一个滤波电容得到恒定的直流工作电压。
图3。
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通信技术
科学技术与工程
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＶｏＬ９ Ｎｏ．２１ Ｎｏｖ．２００９
④２００９ ＳＣｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎ雠
半导体激光器驱动电路设计
何成林
（中国空空导弹研究院，洛阳４７１００９）
另外文献［３］，由于场效应管的开关速度快， ＭＯＳ管打开时，由于瞬态耗电流极大，电源电压瞬 态拉低；当ＭＯＳ管关断时，同样会产生过电压。因 此，在设计开关电路时，为防止对共地电源的干扰， 需要对电源加入滤波电路或吸收电路，以及在ＰＣＢ 布板时，优化布局尽量减少电路板分布电感。
３试验仿真结果
图６的仿真条件是：ＶＣＣｌ电压为＋５ Ｖ、ＶＣＣ２ 电压为＋２５ Ｖ，时序信号为１０ ｋＩ－Ｉｚ的周期信号，激光器 使用理想模型即０．５ ｎ电阻，仿真工具为ＰＳｉｃｅ，测量 对象为激光器瞬态工作电流。从仿真图上可以看出， 激光器电流上升时间约为７ Ｉｌｓ，峰值为１４．２ Ａ。
ＳＵｅＳ ｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ａｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｎ ａ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ
ＰＳｐｉｃｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃａｌｌ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋ．ｍａｙ ｏｆｆｅｒ ｓｏｍｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅａ．
中，一类是由时序电路自身产生，另一类是对外部 输入时钟进行分频或倍频产生，一般采用简单的反
万方数据
２ｌ期
何成林：半导体激光器驱动电路设计
６５３３
相器、移位寄存器等器件就可实现。 本电路采用第一类形式，使用ＣＰＬＤ自身产生
时序信号，信号时序满足探测系统需求，而信号特 征根据后续脉冲产生电路输入需求而设计。由于 后续脉冲产生电路需要生成脉宽几十纳秒的正脉 冲，因此，时序电路产生的信号占空比极低，信号高 电平也仅为几十纳秒。高电平为ＶＣＣＩ。另外，通 过调整占空比，能够有效控制开关电路的开断时 问。通过使用ＣＰＬＤ还能够有效减小电路体积。 ２．２脉冲产生电路设计
Ｒ０
图２传统脉冲产生电路
ＶＯＣ
另一类方法是，选用现有的驱动芯片如ＩＸＤ一 ４１４系列芯片，驱动ＭＯＳＦＥＴ，产生激励脉冲信号。 较之传统方法此类电路设计简单方便、占用空间 小。ＩＸＤ＿４１４系列芯片分为翻转和非翻转两类，其 中ＩＸＤＮ４１４为非翻转类芯片。当前级输入的时序 信号为正脉冲（ＶＣＣＩ）时，输出激励信号转化为值 为ＶＣＣ２的正向脉冲；当输入的时序信号为低电平 时。输出激励信号也为低电平。可见，ＩＸＤＮ４１４能 够很好的将输入时序信号转化为更高电平的激励 信号，提高驱动能力，满足后续开关电路需求。
由于激光引信为达到一定的探测性能。通常会
１脉冲半导体激光器驱动电路模型分析 激光器驱动电路一般由时序产生电路、激励脉冲
要求激光脉冲脉宽窄，上升沿快，一般都是十几纳 秒甚至几纳秒的时间。因此在选择开关器件时要 求器件开关速度快。同时，由于激光器阈值电流、
产生电路、开关器件和充电元件几个部分组成，如图１。 图１中，时序产生电路生成驱动所需时序信号，
钎卒燃体ｌ
号，而后通过信号处理系统，最终给出满足最佳引
爆输出信号。由此可见，激光引信的探测识别性能 很大程度上取决于激光发射系统的总体性能，即发
图１驱动电路模型
射激光脉冲质量。而光脉冲质量取决于激光器脉 冲驱动电路的质量。因此，半导体激光器驱动电路 设计是激光引信探测中十分重要的关键技术。
导通，充电元件通过开关器件和激光器构成的回路 放电，从而达到驱动激光器的目的。
由于开关电路要求前一级电路有较强的驱动 能力，因此，对脉冲产生电路的要求是：能够产生开 关电路所需的激励信号，并且电路输出端有较强的 驱动能力。
传统方法是，使用快速触发器如７４ｈｃｌ２３对时序 信号快速触发，时序信号下降沿来到时，通过７４ｈｃｌ２３ 触发生成所需要的脉冲，其宽度可以通过调整ｃ３、皿 来实现，通过—个反向放大器对脉冲反向放大，而射随 电路能够增强电路对后级的驱动能力。
ＣＣ ２
图５开关电路
万方数据
图７实际模型激光器瞬态电流仿真信号
２ｌ期
何成林：半导体激光器驱动电路设计
６５３５
度．为提高激光引信探测性能和探测精度，尽量选 择杂散参数小的激光器。
图８为实际设计电路的测试结果（横坐标每格 ５０ ａｓ，纵坐标每格５ Ｖ），所测试项目为激光器两端 电压。测试条件是：ＶＣＣｌ电压为＋５ Ｖ、ＶＣＣ２电压 为＋２５ Ｖ，时序信号为１０ ｋＨｚ的周期信号。电压信 号上升沿约为４ ＵＳ，幅值约为２１．５ Ｖ。考虑到激光 器内阻小于１ Ｑ，电流能够满足使用要求。
６５３４
科学技术与工程
９卷
半导体激光器驱动电路所用开关器件，大体有 三种：双极型高频大功率晶体管由于电路复杂、效 率低，很少采用；晶体闸流管电路简单方便且有负 阻区，适合激光器选用，但受到开关速度的限制，在 低电压下获得几十纳秒的大电流窄脉冲也较难实 现；选用场效应管，则使得设计简单易行。
Ｒ≤坠』绰螋（１） 在选择场效应管时，所选场效应管内阻Ｒ须满足： 』∞
工作电流大…，需要在开关器件导通一瞬间，充电 元件所存储的电能瞬间释放，因此要求开关器件寄
一般为周期信号。脉冲产生电路以时序信号为输 生参数小，而且充电元件自身能够迅速充放电。
入条件。根据其上升或下降沿生成能够打开开关 器件的正激励脉冲或负激励脉冲。开关器件大体 有三种选择：双极型高频大功率晶体管、晶体闸流 管电路和场效应管。当激励脉冲到来时，开关器件
参考文献(3条)
1.陈炳林;张河;孙全意 微型大电流窄脉宽半导体激光器电源的研究[期刊论文]-仪器仪表学报 2004(04)
2.黄德修;刘雪峰 半导体激光器及其应用 2001 3.Hu Chunsheng;Qin Shiqiao;Wang Xingshu An extremely fast and high-power laser diode driver module 2005
图８激光器实测电压信号
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ＬＤ
ＨＥ Ｃｈｅｎｇ－ｌｉｎ （Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｌｕ０，＇ａｎ９４７１００９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ＬＤ ｉｓ ａＩｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｆｕｓｅ。Ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ．ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ＬＤ，ｓｏｍｅ ｉｓ—
图３驱动芯片脉冲产生电路
２．３开关电路设计 开关电路由开关器件、充电元件、脉冲半导体
激光器以及其它相关电阻电容等元件组成。其组 成示意图如图１虚线框图部分。
当开关器件打开后，开关电路等效于图４所示。 其中，上１为激光器寄生电感和放电回路杂散电感的 总和；Ｃ１为激光器等效电容，ｃ２为储能电容；Ｒ２为 激光器内阻、开关元件内阻、放电回路电阻之和；Ｒ１ 为激光器等效内阻；册为供电电源内阻。ＶＣＣ２是 激光器供电高电压。
４结论
根据激光引信设计需求，设计了一种半导体激 光器驱动电路，经过试验仿真分析，该电路能够产 生上升时间小于１０ ｎｓ，脉宽几十ｎｓ，电压大于２０ Ｖ 的驱动电压。该激光器驱动电路功耗和体积小，通 过对相关电气参数的修改，可以很方便的应用到相 关激光引信中，具有一定的参考意义。
参考文献
１黄德修，刘雪峰．半导体激光器及其应用，北京：国防工业出版 社．２００１
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摘要半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。根据半导体激光器特点，指出设计驱动电路时应当注意的问题，
并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路。通过仿真和试验证明该电路能够满足设计需求，对类似电路设计有很好的借鉴 作用。
关键词激光引信 半导体激光器 窄脉冲
中图法分类号ＴＮ２４２；
文献标志码Ａ
Hale Waihona Puke 激光引信大部分采用主动探测式引信，主要由 发射系统和接收系统组成。发射系统产生一定频 率和能量的激光向弹轴周围辐射红外激光能量，而 接收系统接收处理探测目标漫反射返回的激光信
图６理想模型激光器瞬态电流仿真信号 图７的仿真条件是：ＶＣＣｌ电压为＋５ Ｖ、ＶＣＣ２
电压为＋２５ Ｖ，时序信号为１０ ｋＨｚ的周期信号，激 光器采用图４所示的激光器等效模型（为提高对比 效果考虑，仿真采用较大杂散参数，激光器寄生电 感２０ ｎＨ，电阻０．５ Ｑ，激光器等效电容ｌ ｎＦ），从仿 真图上可以看出电流上升时间约为１８ ｎｓ，峰值约为 １４．２ Ａ。通过仿真对比图６、图７，可以知道：激光器 的杂散参数会很大程度影响激光器电流的上升速