一种变频扫描激光器恒流驱动电路的制作方法

本技术属于激光雷达电路，具体涉及一种变频扫描激光器恒流驱动电路。

背景技术：

1、激光雷达是一种通过激光器和探测器去感知环境，获取周围物体的准确位置，速度，轮廓等信息的技术手段。作为激光雷达最重要的核心部件之一的激光器是一种精密的光学器件，其出光频率和驱动电流大小相关，因此激光器配套的驱动电路大多为恒流源电路。为了满足线性扫频的要求，传统的激光器驱动电路多采用控制器和高精度的dac芯片，利用spi和iic等协议通信的方式控制输出的电压大小，进而控制恒流源输出的电流大小，此类电路结构和控制方式都较为复杂。此外，为了保证安全性，激光器的使用一般都有严格的最大电压和最大电流要求，如果超过最大限制范围，激光器就有可能被烧毁。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供一种变频扫描激光器恒流驱动电路。本实用新型可以在激光器两端工作电压超出正常范围时，实时降低激光器的驱动电压，以保护激光器正常运行；此外，本实用新型的电源入口处还设置了电源保护单元，可以对激光器的输入电源进行过压保护。

2、本实用新型的技术方案：一种变频扫描激光器恒流驱动电路，包括主控器、恒流驱动单元、过压保护单元、电源保护单元、激光器和供电电源；所述的供电电源与激光器相连，激光器的另一端连接有接地端，激光器的两侧连接过压保护单元，过压保护单元连接主控器，主控器连接恒流驱动单元，恒流驱动单元的输出端与激光器相连；所述的供电电源与激光器之间连接电源保护单元。

3、前述的变频扫描激光器恒流驱动电路，所述恒流驱动单元包括运算放大器u3、n沟道场效应管q1、电阻r1、电阻r4和采样电阻r2，运算放大器u3的正电源端连接电源，运算放大器u3的负电源端接地，运算放大器u3的正相输入端连接主控器的dac输出端，运算放大器u3的反相输入端连接电阻r4的输入端；运算放大器u3的输出端连接电阻r1，电阻r1的另一端与n沟道场效应管q1的栅极相连，n沟道场效应管q1的源极与采样电阻r2相连，n沟道场效应管q1的漏极与激光器的负极相连；所述的采样电阻r2的另一端接地，所述的电阻r4的输出端与采样电阻r2相连。

4、前述的变频扫描激光器恒流驱动电路，所述过压保护单元包括差分放大器u1、稳压二极管d3、稳压二极管d4、电阻r3、电阻r5、电阻r6、电压比较器u2、电压基准芯片u4、可调电阻r8和n沟道场效应管q2；所述差分放大器u1的正电源端连接电源，差分放大器u1的负电源端接地，差分放大器u1的正相输入端连接激光器的正极，差分放大器u1的反相输入端连接激光器的负极，差分放大器u1的输出端连接稳压二极管d3的负极，稳压二极管d3的正极接地，稳压二极管d3的负极连接稳压二极管d4的正极，稳压二极管d4的负极连接电源；差分放大器u1的输出端连接主控器的adc输入端，差分放大器u1的输出端连接电压比较器u2的反相输入端，电压比较器u2的正电源端连接电源，电压比较器u2的负电源端接地，电压比较器u2的正相输入端连接可调电阻r8的滑动端，可调电阻r8的输入端连接电压基准芯片u4的脚4，可调电阻r8的输出端连接电压基准芯片u4的脚1，电压基准芯片u4的脚1接地，电压基准芯片u4的脚3连接电源，电压比较器u2的输出端连接电阻r5的输入端，电阻r5的输出端连接n沟道场效应管q2的栅极，n沟道场效应管q2的源极连接电阻r6的输入端，电阻r6的输出端连接激光器的正极，n沟道场效应管q2的漏极连接电阻r3的输出端，电阻r3的输入端连接供电电源。

5、前述的变频扫描激光器恒流驱动电路，所述电源保护单元包括过流保护模块，浪涌抑制模块和电源缓启动模块；所述过流保护模块包括熔断器f1；浪涌抑制模块包括瞬态抑制二极管d6；所述电源缓启动模块包括p沟道场效应管q3、电容c1、电阻r7和电阻r9；熔断器f1的输入端连接电源，所述熔断器f1的输出端连接瞬态抑制二极管d6的输入端，瞬态抑制二极管d6的输出端接地，瞬态抑制二极管d6的输入端连接电阻r7的输入端，电阻r7的输入端连接电容c1的输入端，电阻r7的输出端连接电容c1的输出端，电容c1的输入端连接p沟道场效应管q3的源极，电容c1的输出端连接p沟道场效应管q3的栅极，p沟道场效应管q3的栅极连接电阻r9的输入端，电阻r9的输出端接地，p沟道场效应管q3的漏极连接电阻r3的输入端。

6、前述的变频扫描激光器恒流驱动电路，所述主控器为stm32微控制器。

7、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

8、本实用新型包括主控器、恒流驱动单元、过压保护单元、电源保护单元、激光器和供电电源；所述的供电电源与激光器相连，激光器的另一端连接有接地端，激光器的两侧连接过压保护单元，过压保护单元连接主控器，主控器连接恒流驱动单元，恒流驱动单元的输出端与激光器相连；所述的供电电源与激光器之间连接电源保护单元；主控器输出线性变化电压来控制恒流驱动电路输出线性变化电流，最终驱动激光器输出线性调频的激光信号；利用内置的adc转换器监测激光器工作电压，配合过压保护电路防止激光器损坏。本实用新型采用控制器实现恒流源的驱动，以及对激光器进行过压保护，相比于传统方式采用da和ad专用芯片，电路设计和控制方式都更加简单；此外，本实用新型的电路还对电源入口处设置了电源保护单元，可以使激光器避免因为工作条件异常而失效，从而有效保护激光器。

技术特征：

1.一种变频扫描激光器恒流驱动电路，其特征在于：包括主控器(1)、恒流驱动单元(2)、过压保护单元(3)、电源保护单元(4)、激光器(5)和供电电源(6)；所述的供电电源(6)与激光器(5)相连，激光器(5)的另一端连接有接地端，激光器(5)的两侧连接过压保护单元(3)，过压保护单元(3)连接主控器(1)，主控器(1)连接恒流驱动单元(2)，恒流驱动单元(2)的输出端与激光器(5)相连；所述的供电电源(6)与激光器(5)之间连接电源保护单元(4)。

2.根据权利要求1所述的变频扫描激光器恒流驱动电路，其特征在于：所述恒流驱动单元(2)包括运算放大器u3、n沟道场效应管q1、电阻r1、电阻r4和采样电阻r2，运算放大器u3的正电源端连接电源，运算放大器u3的负电源端接地，运算放大器u3的正相输入端连接主控器(1)的dac输出端，运算放大器u3的反相输入端连接电阻r4的输入端；运算放大器u3的输出端连接电阻r1，电阻r1的另一端与n沟道场效应管q1的栅极相连，n沟道场效应管q1的源极与采样电阻r2相连，n沟道场效应管q1的漏极与激光器(5)的负极相连；所述的采样电阻r2的另一端接地，所述的电阻r4的输出端与采样电阻r2相连。

3.根据权利要求1所述的变频扫描激光器恒流驱动电路，其特征在于：所述过压保护单元(3)包括差分放大器u1、稳压二极管d3、稳压二极管d4、电阻r3、电阻r5、电阻r6、电压比较器u2、电压基准芯片u4、可调电阻r8和n沟道场效应管q2；所述差分放大器u1的正电源端连接电源，差分放大器u1的负电源端接地，差分放大器u1的正相输入端连接激光器(5)的正极，差分放大器u1的反相输入端连接激光器(5)的负极，差分放大器u1的输出端连接稳压二极管d3的负极，稳压二极管d3的正极接地，稳压二极管d3的负极连接稳压二极管d4的正极，稳压二极管d4的负极连接电源；差分放大器u1的输出端连接主控器(1)的adc输入端，差分放大器u1的输出端连接电压比较器u2的反相输入端，电压比较器u2的正电源端连接电源，电压比较器u2的负电源端接地，电压比较器u2的正相输入端连接可调电阻r8的滑动端，可调电阻r8的输入端连接电压基准芯片u4的脚4，可调电阻r8的输出端连接电压基准芯片u4的脚1，电压基准芯片u4的脚1接地，电压基准芯片u4的脚3连接电源，电压比较器u2的输出端连接电阻r5的输入端，电阻r5的输出端连接n沟道场效应管q2的栅极，n沟道场效应管q2的源极连接电阻r6的输入端，电阻r6的输出端连接激光器(5)的正极，n沟道场效应管q2的漏极连接电阻r3的输出端，电阻r3的输入端连接供电电源(6)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的变频扫描激光器恒流驱动电路，其特征在于：所述电源保护单元(4)包括过流保护模块(401)，浪涌抑制模块(402)和电源缓启动模块(403)；所述过流保护模块(401)包括熔断器f1；浪涌抑制模块(402)包括瞬态抑制二极管d6；所述电源缓启动模块(403)包括p沟道场效应管q3、电容c1、电阻r7和电阻r9；所述熔断器f1的输入端连接电源，熔断器f1的输出端连接瞬态抑制二极管d6的输入端，瞬态抑制二极管d6的输出端接地，瞬态抑制二极管d6的输入端连接电阻r7的输入端，电阻r7的输入端连接电容c1的输入端，电阻r7的输出端连接电容c1的输出端，电容c1的输入端连接p沟道场效应管q3的源极，电容c1的输出端连接p沟道场效应管q3的栅极，p沟道场效应管q3的栅极连接电阻r9的输入端，电阻r9的输出端接地，p沟道场效应管q3的漏极连接电阻r3的输入端。

5.根据权利要求1所述的变频扫描激光器恒流驱动电路，其特征在于：所述主控器(1)为stm32微控制器。

技术总结
本技术公开了一种变频扫描激光器恒流驱动电路。它包括主控器(1)、恒流驱动单元(2)、过压保护单元(3)和电源保护单元(4)；所述主控器(1)的输出端与恒流驱动单元(2)的输入端电性连接，所述主控器(1)的输入端与过压保护单元(3)的输出端电性连接，所述恒流驱动单元(2)的输入端与过压保护单元(3)的输出端电性连接，所述过压保护单元(3)的输入端与电源保护单元(4)的输出端电性连接，过压保护单元(3)的输入端外接供电电源。本技术可以在激光器两端工作电压超出正常范围时，实时降低激光器的驱动电压，以保护激光器正常运行。

技术研发人员：曾瑶,杜检来
受保护的技术使用者：上海科恒特科技有限公司
技术研发日：20230718
技术公布日：2024/1/5