一种适用于激光测距的APD反向偏压温度自适应电路的制作方法

本发明属于激光光电技术领域，涉及apd探测器所需反向偏压电路，具体涉及一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路。

背景技术：

apd探测器的工作原理是：雪崩光电二极管（apd）利用入射光信号转换成半导体器件内的光电子，在此基础上，利用反向偏压产生的雪崩击穿原理对光电子进行雪崩式放大，具有响应速度高、响应速度快，体积小等突出优点，因而在激光测距中成为了激光回波接收的首选探测器。

目前市场上已有的apd探测器反向偏压生成电路多是固定电压值模式，而apd探测器实际使用中会遇到不同的环境温度，所以会有不同的最佳工作点及性能参数。例如，激光测距机的探测器在高温下工作时需45v偏压，常温下需要40v偏压，低温下需要30v偏压，传统设计apd反向偏压不随温度变化或者是粗略的范围变化，不能实现探测器模块的最优性能。鉴于现有的驱动电路温度适应性差，现提出一种可根据温度自适应调节apd所需反向偏压的电路。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路，有效提高apd探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对apd探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，还包括mcu最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与mcu最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述mcu最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，mcu最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的apd反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的apd反向偏压；

所述反向偏压生成电路包括驱动芯片u5、mos管q4、二极管d3、电感l3、电感l6，所述驱动芯片u5的10脚连接mos管q4的栅极，mos管q4的漏极与二极管d3连接并通过电容c31接地，mos管q4的源极接地；所述驱动芯片u5的11脚通过电感l3与mos管q4的漏极连接，驱动芯片u5的11脚通过并联的电容c28、电容c32后接地，驱动芯片u5的11脚连接正电源gl；所述驱动芯片u5的4脚通过电阻r18与5脚连接，电阻r18的一端分别连接电感l6、连接电容c45后接地，所述驱动芯片u5的5脚、7脚之间连接有串联的电容c44、电阻r24，电阻r21与串联后的电容c44、电阻r24并联，所述驱动芯片u5的5脚连接电感l6，电感l6的一端通过电容c45接地，另一端分别接地、接电源apd+；

所述温度检测电路包括温度传感器u11，温度传感器u11的2脚、3脚之间连接电容c50，温度传感器u11的1脚为vdd端并接入电压v02、2脚为vout端、3脚接地。

进一步的，所述mcu最小系统采用stm32系列单片机。

进一步的，所述mcu最小系统的7脚为复位端口，mcu最小系统的1脚为u1输出。

进一步的，所述mcu最小系统分别连接有调试接口、arm去耦电容。

进一步的，所述驱动芯片u5的6脚通过电阻r23与7脚连接后再通过电阻r25接地。

进一步的，所述驱动芯片u5的8脚通过串联的电阻r17、电容c39后接地。

进一步的，所述驱动芯片u5的9脚接地。

进一步的，所述反向偏压生成电路的正电源gl为+5v。

进一步的，所述温度传感器u11的2脚的vout端为+3.3v。

本发明的有益效果是：

本发明的一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路，有效提高apd探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对apd探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。本发明满足在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理；

本发明中，包括mcu最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与mcu最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述mcu最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，mcu最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的apd反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的apd反向偏压；各个模块和电路相互配合，逻辑紧密，响应高效、快速，自适应能力强。

其中，反向偏压生成电路包括驱动芯片u5、mos管q4、二极管d3、电感l3、电感l6，反向偏压生成电路通过mcu最小系统与温度检测电路的实时调控，进而更好地体现温度变化对apd探测器工作性能的影响降低到最小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体原理框图；

图2为本发明反向偏压生成电路的电路原理图；

图3为本发明温度检测电路的电路原理图；

图4为mcu最小系统的原理图。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路，包括探测器电路，还包括mcu最小系统、反向偏压生成电路、温度检测电路，所述反向偏压生成电路、温度检测电路分别与mcu最小系统连接，反向偏压生成电路与探测器电路连接；所述mcu最小系统从所述温度检测电路读取温度信息，mcu最小系统控制所述反向偏压生成电路生成合适的apd反向偏压，所述反向偏压生成电路为所述探测器电路提供工作需要的apd反向偏压；

进一步的，所述的温度检测电路对外界环境温度进行实时检测，随外界温度改变之后输出与温度对应的数据信息；所述的mcu最小系统是电路核心，从温度检测读取温度信息并控制反向偏压生成电路生成合适的apd偏压；所述的反向偏压生成电路是受mcu最小系统的程序控制进而产生apd反向偏压；所述的探测器电路是激光测距的重要电路，反偏电压为其提供工作条件；

所述反向偏压生成电路包括驱动芯片u5、mos管q4、二极管d3、电感l3、电感l6，所述驱动芯片u5的10脚连接mos管q4的栅极，mos管q4的漏极与二极管d3连接并通过电容c31接地，mos管q4的源极接地；所述驱动芯片u5的11脚通过电感l3与mos管q4的漏极连接，驱动芯片u5的11脚通过并联的电容c28、电容c32后接地，驱动芯片u5的11脚连接正电源gl；所述驱动芯片u5的4脚通过电阻r18与5脚连接，电阻r18的一端分别连接电感l6、连接电容c45后接地，所述驱动芯片u5的5脚、7脚之间连接有串联的电容c44、电阻r24，电阻r21与串联后的电容c44、电阻r24并联，所述驱动芯片u5的5脚连接电感l6，电感l6的一端通过电容c45接地，另一端分别接地、接电源apd+；

所述温度检测电路包括温度传感器u11，温度传感器u11的2脚、3脚之间连接电容c50，温度传感器u11的1脚为vdd端并接入电压v02、2脚为vout端、3脚接地。

进一步的，温度传感器u11采用温度传感器tmp235，其输出为线性电压变化，即随温度变化输出电压变化。当温度改变时，mcu最小系统采集的电压改变，结合探测器参数数据包控制反向偏压生成电路生产相对应的电压，使其工作在最佳状态。

进一步的，所述反向偏压生成电路的正电源gl为+5v。

进一步的，所述驱动芯片u5的6脚通过电阻r23与7脚连接后再通过电阻r25接地。

进一步的，所述驱动芯片u5的8脚通过串联的电阻r17、电容c39后接地。

进一步的，所述驱动芯片u5的9脚接地。

进一步的，所述温度传感器u11的2脚的vout端为+3.3v。

进一步的，所述mcu最小系统的7脚为复位端口，mcu最小系统的1脚为u1输出。

进一步的，所述mcu最小系统分别连接有调试接口、arm去耦电容。

进一步的，所述mcu最小系统采用stm32系列单片机。进一步的，本实施例里的mcu最小系统为stm32f101cbt6。

进一步的，反向偏压生成电路为程序可控、可调节，即受mcu最小系统控制。

本实施例中，激光测距机的探测器在高温下工作时需45v偏压，常温下需要40v偏压，低温下需要30v偏压，传统设计apd反向偏压不随温度变化或者是粗略的范围变化，不能实现探测器模块的最优性能，而本技术方案通过检测外界环境的温度，mcu读取数据并结合探测器参数数据包实时控制apd反向偏压电路输出偏压的大小，实现其性能最佳。

综上所述，本发明的一种适用于激光测距的apd反向偏压温度自适应电路，有效提高apd探测器在不同环境温度下的工作性能，减小温度变化对apd探测器灵敏度的影响，大大提高了响应速度、灵敏度、安全性。本发明满足在各种极端条件的环境下进行测试，实现完全自适应的最优化处理。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。