CN221226815U - 一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 - Google Patents
一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN221226815U CN221226815U CN202322813667.0U CN202322813667U CN221226815U CN 221226815 U CN221226815 U CN 221226815U CN 202322813667 U CN202322813667 U CN 202322813667U CN 221226815 U CN221226815 U CN 221226815U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transistor
- capacitor
- diode
- semiconductor laser
- mosfet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，包括：电源HV、二极管D1、晶体管Q1及晶体管Q2；所述电源HV电性连接电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2的一端；所述电阻R1的另一端及所述电阻R2的另一端分别电性连接所述二极管D1的一端；所述二极管D1的两端分别电性连接所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的漏极；所述电容C1及所述电容C2的另一端分别接地；所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的源极接地。本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，有利于实现提高输出脉冲的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器驱动电路技术领域，具体地讲，涉及一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路。
背景技术
随着半导体激光器的发展和普及，其驱动技术也成为一个热门的研究领域，特别是半导体激光器的脉冲驱动方式，已经有越来越多的研究学者把精力投入到这项研究中。近年来出现了一种把金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)为高速开关元件和电容充放电配合使用实现半导体激光器脉冲驱动的方案，并取得了比较好的实验效果，但是这种方案也有其不足之处，那就是整个电路的性能过于依赖mosfet器件。另外，在mosfet关断时，如果控制不好电路中的分布参数，脉冲电流容易出现过冲现象。在发明中将介绍一种改进型的电路设计，它能减小mosfet关断的时间、降低脉冲电流的过冲幅度。
现有技术如下：
(1)mosfet与电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路，如图4所示，在低频的情况下一般认为mosfet导通是不需要电流的，只要栅极和源极之间的电压高于Vgsth这个阈值。但是，在高速电路的设计中还需要考虑mosfet的开关速度。在mosfet的内部结构中，栅极源极之间存在寄生电容，实际上mosfet的驱动就是对这个电容的充电过程。在充电瞬间可以把电容看成短路，所以mosfet瞬间驱动电流会很大。在测试电路中，使用了IXDD404作为mosfet驱动芯片，而mosfet元件则选择了IR公司的IRF540。图4中C1和C2作为储能电容，在mosfet开通时，对LD进行放电，mosfet关闭后，由HV经限流电阻R1对储能网络充电。在电路中，mosfet可抽象成一个高速开关，它的开通时间决定了脉冲电流的脉宽。电容充放电电路中，电容容值的选择与输出脉冲电流周期、mosfet开通时间是有关系的，在充电回路中，充电时间和输出脉冲电流周期相关，脉冲触发的周期要大于电容充电时间，这样储能电容才能充满电。在放电回路中，放电时间与mosfet开通的时间有关，在mosfet开通时间内要保证电容把绝大多数的能量放出。充电时间与输出脉冲电流周期的关系、放电时间与mosfet开通时间的关系是这个电路中两个基本的时间关系。此外，脉冲电流宽度的大小依赖于触发脉冲宽度，脉冲幅度的大小是由加在储能电容两端的电压HV控制的。
(2)电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路，在高速电路中，分布电感对电路影响是非常大的。分布电感主要来自各个器件的所引起电感和布线电感。对电路中分布电感的预计和控制，几乎决定了整个电路的成败。图5为电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路的分布参数图。在设计电路时用很多常有的手段能减小电路中的分布参数，例如：减小布线长度，选取无感或低感元件，电路板元件对称布局等。按照以上设计思路制作了电路，并对其调试得到的脉冲电流输出如图6所示。
在充电电压为30V(HV)、取样电阻为1Ω、放电电容为40nf、驱动的脉冲宽度为100ns的情况下得到了以上的波形，从图6中可知，输出脉冲的有效幅度为6A，脉冲上升时间为120ns，在脉冲电流夹断的过程中，产生了幅度为2A的过冲电流，它严重影响了输出脉冲电流的质量。振荡产生的原因是电路中的分布参数引起的，在设计中已经尽力减小了电路中分布参数，但是得出的结果还是不尽如人意。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，有利于实现提高输出脉冲的质量。
本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：
一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是，包括：电源HV、二极管D1、晶体管Q1及晶体管Q2；所述电源HV电性连接电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2的一端；所述电阻R1的另一端及所述电阻R2的另一端分别电性连接所述二极管D1的一端；所述二极管D1的两端分别电性连接所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的漏极；所述电容C1及所述电容C2的另一端分别接地；所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的源极接地。
作为本技术方案的进一步限定，所述二极管D1的两端分别电性连接二极管D2的一端。
作为本技术方案的进一步限定，所述电容C1与所述电容C2的容值相同。
作为本技术方案的进一步限定，所述电阻R1与所述电阻R2的阻值相同。
作为本技术方案的进一步限定，所述晶体管Q1及所述晶体管Q2为mosfet元件。
作为本技术方案的进一步限定，所述晶体管Q1及所述晶体管Q2采用IRF540。
与相关技术相比较，本实用新型提供的一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路具有如下有益效果：
mosfet作为开关元件，在配合电容充放电使用时，输出脉冲电流的上升沿和下降沿时间都受到mosfet本身性能的制约，并且容易出现过冲现象，在尽量减小了电路中分布参数后，以上情况仍然难以避免，所以进行输出电路改进工作，互补输出电路与原电路相比，能减小脉冲电流的上升沿和下降沿时间，并且能抑制过冲的产生。实验证明，在电路中其他元器件不变的条件下，输出电路的改进确实能提高输出脉冲的质量。
附图说明
图1为本实用新型的互补输出电路图。
图2为本实用新型的互补输出电路导通时序图。
图3为本实用新型的互补输出电路输出。
图4为mosfet与电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路图。
图5为电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路的分布参数图。
图6为电容充放电配合实现半导体激光器脉冲驱动电路的脉冲电流输出。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
实施例一：一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，包括：电源HV、二极管D1、晶体管Q1及晶体管Q2；所述电源HV电性连接电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2的一端；所述电阻R1的另一端及所述电阻R2的另一端分别电性连接所述二极管D1的一端；所述二极管D1的两端分别电性连接所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的漏极；所述电容C1及所述电容C2的另一端分别接地；所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的源极接地。
所述电容C1与所述电容C2的容值相同。
所述电容C1和所述电容C2为储能电容，为电路提供瞬间的脉冲电流。所述电容C1与所述电容C2的容值相同，并联使用可以有效的减小分布电感。
所述二极管D1要驱动的LD。
所述电阻R1与所述电阻R2的阻值相同。
所述晶体管Q1及所述晶体管Q2为mosfet元件。
所述晶体管Q1及所述晶体管Q2采用IRF540。
所述晶体管Q1及所述晶体管Q2并联在一起形成互补输出电路。在触发脉冲的作用下，晶体管Q1和晶体管Q2与电阻R1和电阻R2组成了分压电路，互补输出的分压电路能够工作在类似差分的模式下，它能控制二极管D1两端的电压，能使之正向偏置导通工作，也能改变电压方向使之反偏截止。当晶体管Q1处于导通状态、晶体管Q2处于截止状态，二极管D1正极电位小于负极的电位，二极管D1反向偏置，处于截止状态。当晶体管Q1处于关断状态、晶体管Q2处于导通状态，二极管D1正极电位大于负极的电位，二极管D1正向导通，储能电容通过电阻R1对二极管D1放电。当晶体管Q1再次转换为导通状态，晶体管Q2转换为截止状态时，电容放电通路关闭，二极管D1又回到反向偏置状态，停止工作。驱动晶体管Q1和晶体管Q2的波形及二极管D1导通时序图如图5所示。
那么，互补输出电路能比单管输出电路性能更好的原因是由于在二极管D1关断的时候，晶体管Q1正处在打开的过程中，它的开通能够为储存在二极管D1的结电容中的电荷提供了一个泄放的通路，所以二极管D1的反偏和截止所耗费的时间能被有效地减小。并且，两个在参数上完全一致的mosfet并联工作，能够使得它们的分布电感减半，这也可以进一步地提高电路的输出性能。
当充电电压为30V(HV)、电容C1和电容C2的容值均为20nf、电阻R1和电阻R2均为1Ω时，互补对称电路输出的脉冲电流波形如图3所示。
从图中可以看出，当脉冲电流幅度为6A时，图中输出脉冲电流与未进行电路改进之前相比，过冲基本消失，输出的波形明显得到了改善。在使用相同元件，只是改变输出方式的情况下，脉冲的上升沿及下降沿时间比之前明显减小。
实施例二：本实施例是在实施例一基础上进一步阐述，所述二极管D1的两端分别电性连接二极管D2的一端。
所述二极管D2为肖特基二极管，它起到吸收LD两端过冲的作用，保护LD不被烧毁。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是，包括：
电源HV、二极管D1、晶体管Q1及晶体管Q2；
所述电源HV电性连接电容C1、电容C2、电阻R1及电阻R2的一端；
所述电阻R1的另一端及所述电阻R2的另一端分别电性连接所述二极管D1的一端；
所述二极管D1的两端分别电性连接所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的漏极；
所述电容C1及所述电容C2的另一端分别接地；
所述晶体管Q1及所述晶体管Q2的源极接地。
2.根据权利要求1所述的基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是：所述二极管D1的两端分别电性连接二极管D2的一端。
3.根据权利要求1所述的基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是：所述电容C1与所述电容C2的容值相同。
4.根据权利要求1所述的基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是：所述电阻R1与所述电阻R2的阻值相同。
5.根据权利要求1所述的基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是：所述晶体管Q1及所述晶体管Q2为mosfet元件。
6.根据权利要求5所述的基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路，其特征是：所述晶体管Q1及所述晶体管Q2采用IRF540。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322813667.0U CN221226815U (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322813667.0U CN221226815U (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221226815U true CN221226815U (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=91546403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322813667.0U Active CN221226815U (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221226815U (zh) |
-
2023
- 2023-10-19 CN CN202322813667.0U patent/CN221226815U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Closed-loop gate drive for high power IGBTs | |
| US8963377B2 (en) | Efficient IGBT switching | |
| CN111181362B (zh) | 高抗扰SiC MOSFET驱动电路及工作方法 | |
| CN109672336B (zh) | 一种SiC MOSFET门极辅助电路 | |
| CN111464005B (zh) | 具有主动串扰抑制功能的SiC功率管驱动电路及控制方法 | |
| US5663672A (en) | Transistor gate drive circuit providing dielectric isolation and protection | |
| CN111510014B (zh) | 一种高电压脉冲发生电路 | |
| CN111884491A (zh) | 一种具有能量回收功能的驱动电路及开关电源 | |
| CN114614803A (zh) | 一种多级式SiC-MOSFET驱动电路及控制方法 | |
| CN221226815U (zh) | 一种基于mosfet的半导体激光器驱动互补输出电路 | |
| CN113949260B (zh) | 一种高速高压大电流调制电路 | |
| TW202333454A (zh) | 驅動裝置的電位轉換電路 | |
| CN111555596A (zh) | 一种具有可调负压的SiC MOSFET栅极串扰抑制驱动电路 | |
| CN114865890B (zh) | 一种用于GaN功率管半桥驱动的高抗扰电路 | |
| CN217282893U (zh) | 点火装置及其脉宽调制电路 | |
| CN211063335U (zh) | 一种基于三nmos管并联的大功率浪涌电压抑制模块 | |
| Shahane et al. | Design and Selection of Optimal Inductor for Current Source Gate Drivers | |
| RU2713559C2 (ru) | Способ быстрого включения силового транзистора с изолированным затвором и устройства с его использованием | |
| CN109150139B (zh) | 一种窄脉宽脉冲输出电路 | |
| CN108776328B (zh) | 一种刚性固态快速关断雷达发射机调制装置及方法 | |
| Zhou et al. | A gate driver with a negative turn off bias voltage for GaN HEMTs | |
| Xu et al. | A Transistor-Based Assist Gate Driver of SiC MOSFET for Crosstalk Suppression in a Phase-Leg Configuration | |
| JP2004088892A (ja) | 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路 | |
| CN117977963B (zh) | 一种直流-直流变换器 | |
| CN1662863A (zh) | 形成基准电压的方法及其结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |