一种激光雷达用半导体激光器驱动源的制作方法

1.本实用新型涉及雷达激光电源领域，特别涉及一种激光雷达用半导体激光器驱动源。


背景技术：

2.激光雷达是一种工作在光频波段的雷达。其利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号,然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较,从而获得目标的位置。对于激光雷达整个系统来说，发射光学系统是最为重要的一部分，而激光器的种类有固体激光器和半导体激光器，随着输出功率的不断提高，半导体激光器因为宽的调谐范围，小巧的体积等优势是未来发展的主流方向。
3.激光雷达对激光光源有四点基本要求，一是有较大的功率，且大多数都需要工作于脉冲模式，因此相应的要求是脉冲能量大，脉冲重复频率高；激光的光束质量好，特别是要求光束的发散角要小，指向性要好；通常要求激光器体积小，功耗小，性能稳定可靠等，以满足激光雷达多种运载方式的要求。这就要求与之配套的激光驱动源同样也要体积小、功耗小、响应速度快、性能稳定。在此之前的做法，通常是使用线性降压、电阻限流的方式来实现。不仅功耗高、效率低，同时电流不宜调节。


技术实现要素：

4.本实用新型目的是：为了解决以上问题，本实用新型提供了一种激光雷达用半导体激光器驱动源，采用buck恒流控制技术，实现恒流、脉冲等多种工作模式，满足体积小、效率高、响应快速等要求。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种激光雷达用半导体激光器驱动源，包括依次连接的处理器s1、半桥驱动模块s2、同步buck模组，所述同步buck模组输出端连接驱动半导体激光器的激光管s7；所述同步buck模组的输出端还分别通过峰值电流采样模块s3、输出电流采样模块s4采样峰值电流、输出电流，并连接传输到处理器s1。
7.优选的，所述同步buck模组包括两个mos管q1、q2、一个功率电感l1以及滤波电容c1；所述两个mos管q1、q2依次串接在电源的正极输出端vcc和负级之间，栅极分别由半桥驱动模块s2连接控制；两个mos管q1、q2的共接点和电源负极分别连接激光管s7的阳极、阴极；所述功率电感l1包括主绕组和辅助绕组，主绕组串接在mos管q1、q2的共接点与激光管s7的阳极之间，辅助绕组产生峰值电流检测信号，提供给峰值电流采样模块s3；所述滤波电容c1跨接在激光管s7的阳极、阴极之间。
8.优选的，所述两个mos管q1、q2采用n沟道mosfet；mos管q1的漏极接电源的正极输出端vcc，源极接mos管q2的漏极，mos管q2的源极接电源负极。
9.优选的，所述mos管q2的接负级端与激光管s7的阴极之间还串接有采样电阻r1，所述输出电流采样模块s4采集采样电阻r1两端的电压并提供给处理器s1。
10.优选的，所述电源采用外部的大功率ac/dc电源s5。
11.优选的，所述处理器s1还连接外部控制信号传输线s6。
12.优选的，所述外部控制信号传输线s6向处理器s1提供一个电压信号，该电压信号为恒定电压、三角波、频率不大于5khz的脉冲信号中的一种。
13.本实用新型的优点是：
14.本实用新型的激光雷达用半导体激光器驱动源，采用同步整流电流反馈的工作方式，因为采用了同步buck模组开关方式，可大大降低功耗，实现恒流、脉冲等多种工作模式，满足体积小、效率高、响应快速等要求，且结构简单易于安装维护，利于推广。
附图说明
15.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
16.图1为本实用新型的激光雷达用半导体激光器驱动源的原理图。
具体实施方式
17.如图1所示，本实用新型的激光雷达用半导体激光器驱动源，包括处理器s1、半桥驱动模块s2、同步buck模组、峰值电流采样模块s3、输出电流采样模块s4、外部的大功率ac/dc电源s5、外部的控制信号传输线s6，采样电阻r1、激光管s7。
18.所述处理器s1、半桥驱动模块s2、同步buck模组依次连接，所述同步buck模组输出端连接驱动半导体激光器的激光管s7；所述同步buck模组的输出端还分别通过峰值电流采样模块s3、输出电流采样模块s4采样峰值电流、输出电流，并连接传输到处理器s1。
19.所述大功率ac/dc电源s5为整个系统供电。所述处理器s1为整个模组的核心部件，本设计采用的是microchip公司的pic16f1777器件，该器件内部集成了一个8位mcu处理器以及一个可支持模拟输出的电源控制芯片，不仅支持软件编程控制还支持硬件快速调节。
20.所述同步buck模组是整个模组的主功率器件，包括两个mos管q1、q2、一个功率电感l1以及滤波电容c1；所述两个mos管q1、q2采用n沟道mosfet，mos管q1的漏极接电源的正极输出端vcc，源极接mos管q2的漏极，mos管q2的源极接电源负极，mos管q1、q2栅极分别由半桥驱动模块s2连接控制；两个mos管q1、q2的共接点和电源负极分别连接激光管s7的阳极、阴极；所述功率电感l1包括主绕组和辅助绕组，主绕组串接在mos管q1、q2的共接点与激光管s7的阳极之间，辅助绕组产生峰值电流检测信号，提供给峰值电流采样模块s3；所述mos管q2的源极与激光管s7的阴极之间还串接有采样电阻r1，所述输出电流采样模块s4采集采样电阻r1两端的电压并提供给处理器s1。所述滤波电容c1跨接在激光管s7的阳极、阴极之间。
21.所述处理器s1还连接外部控制信号传输线s6，接收来自外部的控制信号。所述外部控制信号传输线s6向处理器s1提供一个电压信号，该电压信号为恒定电压、三角波、频率不大于5khz的脉冲信号中的一种。
22.该电压信号可以是恒定电压、三角波、脉冲（频率不大于5khz）等，mcu可根据此电压信号产生特定的pwm信号，驱动mos管q1和q2，对ac/dc电源产生的电压进行斩波，并经滤波电感l1和滤波电容c1依次为负载s7激光管产生恒定电流、三角波电流信号以及脉冲电流信号；
23.所述mcu采用硬件控制方式，大大降低响应时间，使输出电流与控制信号之间的延时时间可控制在20us以内；
24.原理图中大功率ac/dc电源s5、外部控制信号s6、激光管s7属于外部配套设施，不属于本实用新型范围。
25.本实用新型的激光雷达用半导体激光器驱动源，采用同步整流电流反馈的工作方式，因为采用了同步buck模组开关方式，可大大降低功耗，实现恒流、脉冲等多种工作模式，满足体积小、效率高、响应快速等要求，且结构简单易于安装维护，利于推广。
26.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，包括依次连接的处理器s1、半桥驱动模块s2、同步buck模组，所述同步buck模组输出端连接驱动半导体激光器的激光管s7；所述同步buck模组的输出端还分别通过峰值电流采样模块s3、输出电流采样模块s4采样峰值电流、输出电流，并连接传输到处理器s1。2.根据权利要求1所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述同步buck模组包括两个mos管q1、q2、一个功率电感l1以及滤波电容c1；所述两个mos管q1、q2依次串接在电源的正极输出端vcc和负级之间，栅极分别由半桥驱动模块s2连接控制；两个mos管q1、q2的共接点和电源负极分别连接激光管s7的阳极、阴极；所述功率电感l1包括主绕组和辅助绕组，主绕组串接在mos管q1、q2的共接点与激光管s7的阳极之间，辅助绕组产生峰值电流检测信号，提供给峰值电流采样模块s3；所述滤波电容c1跨接在激光管s7的阳极、阴极之间。3.根据权利要求2所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述两个mos管q1、q2采用n沟道mosfet；mos管q1的漏极接电源的正极输出端vcc，源极接mos管q2的漏极，mos管q2的源极接电源负极。4.根据权利要求2所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述mos管q2的接负级端与激光管s7的阴极之间还串接有采样电阻r1，所述输出电流采样模块s4采集采样电阻r1两端的电压并提供给处理器s1。5.根据权利要求4所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述电源采用外部的大功率ac/dc电源s5。6.根据权利要求4所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述处理器s1还连接外部控制信号传输线s6。7.根据权利要求6所述的激光雷达用半导体激光器驱动源，其特征在于，所述外部控制信号传输线s6向处理器s1提供一个电压信号，该电压信号为恒定电压、三角波、频率不大于5khz的脉冲信号中的一种。

技术总结
本实用新型公开了一种激光雷达用半导体激光器驱动源，包括依次连接的处理器S1、半桥驱动模块S2、同步BUCK模组，所述同步BUCK模组输出端连接驱动半导体激光器的激光管S7；所述同步BUCK模组的输出端还分别通过峰值电流采样模块S3、输出电流采样模块S4采样峰值电流、输出电流，并连接传输到处理器S1。本实用新型的激光雷达用半导体激光器驱动源，采用同步整流电流反馈的工作方式，因为采用了同步BUCK模组开关方式，可大大降低功耗，实现恒流、脉冲等多种工作模式，满足体积小、效率高、响应快速等要求，且结构简单易于安装维护，利于推广。利于推广。利于推广。


技术研发人员：杨立杰 俞玉春 赵晓明
受保护的技术使用者：苏州易德龙科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/4/29