10mw 20mw 50mw 大功率激光分时发射驱动电路（试验效果不错）

异趣 · 发表于 2012-4-13 21:13:15

本帖最后由异趣于 2012-4-13 21:13 编辑

   经过一段时间的试验，我们设计了一个10mw 20mw 50mw 大功率激光分时发射驱动电路（仅供参考）

   本电路充分考虑了，第七届智能车光电组智能车循迹的特点，赛道是双线的，如果采取一排传感器，很明显传感器要做的非常大，非常宽，这给参赛选手带来难度，特别是当有激光头衰减时，要更换非常麻烦，要重新做一套传感器更是浪费宝贵的时间。
   为此，我们考虑到做小个的传感器，一部车采取双排，一排检测一边的黑线；另外又考虑到，应该选择多少激光发射管的问题？三个激光发射管明显不够，五个激光发射管勉强够，九个激光发射管有点多了，十一个激光发射管就多了，另外考虑到驱动电路和引线的问题，经过多方考虑，我们采用了七个激光发射管，既满足检测要求，又简化驱动电路设计。


关于驱动电路设计，我们也尝试过各种驱动电路，采用三极管的，反向器的，采用573锁存器的，这些都被我们否定掉了，主要是因为采取三极管的电路特别繁琐，采取反向器的，大功率激光驱动电流不够，当然两路反向器并联是可以的，采取573锁存器，大功率激光驱动电流不够，并联两路输出的话，也是够电流的，若并联，一个锁存器才驱动4个发射管，并且锁存器的体积也非常大，传感器板子的布局就会偏大，另外，无论采取反向器还是锁存器，最大的缺点就是引线多，几乎一个激光发射管就需要一条控制线。整套传感器基本要近20条线，这给控制板焊接带来难度，并且容易出问题，检修也很麻烦。

   为此，经过试验，发现ULN2003 + 74HC238的驱动电路，该电路可以控制驱动7个激光发射管，与本方案设计的七个激光发射管刚刚吻合，通过译码器74HC238（选芯片74HC238的原因是，74HC238输出高有效，而ULN2003是属于灌电流的IC，也就是我们把它当作是输出低有效，所以控制ULN2003的信号，必须是高有效才行，这点请参考ULN2003的特性。），可以简化控制线，所以最终本传感器，只有三根控制线，另外加三根接收管信号线，和两根电源线，所以本传感器总的是8根线，有效检测信号个数为7个。（有人问，为什么三个接收管，可以得到7个有效检测信号，这个就是分时发射的核心问题了。往下有说明）

   本店驱动电路原理：本传感器，通过输入三根控制线，控制译码器的输出端，译码器的输出端控制ULN2003芯片，ULN2003的输出端控制激光发射管，调制信号是接到译码器的使能端，调制管的脉冲高电平，译码器使能导通，调制管的脉冲低电平，译码器输出关闭，所以译码器所输出的信号频率是和调制管频率对应的，当然ULN2003的输出信号频率也是和调制管对应的，所以激光发射管输出信号就是经过调制的信号，达到驱动的目的。

   本传感器工作过程：控制线IN1,IN2,IN3输入不同的电平组合，将分别有不同的激光发射管发光，这个结合译码器的原理，不难理解，对应不同的激光发射管发射激光，设定读取对应的激光接收管的信号，就得到该激光发射管的信号。在不同时刻接收管接收到不同发射管对应的信号，这就是激光分时发射接收的原理。

   关于激光发射管发射功率的问题，因为本传感器是采取ULN2003驱动的，ULN2003的最大电流可达500MA，试问50MW的激光发射管电流也没有达到500ma吧，所以本传感器完全满足驱动50MW以下的激光发射管。
   关于激光衰减的问题：考虑到激光发射管的驱动电流是经过调制的，也就是驱动信号是一个脉冲信号，对激光发射管的发光芯片损伤比较大，也就常说的衰减。。。主要原因是脉冲波的尖端不断的冲击激光发射管，并且在脉冲高电平的瞬间，激光发射管两端的电压是远远大于激光发射管额定电压的，就算串联电阻，也是一样的，所以容易造成激光发射管因导通的“瞬间电压”超过额定电压而损坏，也就容易衰减。解决该问题的办法，是降低或者说是消除脉冲尖端电压（也称瞬间电压），本传感器在这方面是做过处理的，经过测试，能够有效的保证“瞬间电压”近似激光发射管的额定电压，有效的保护激光发射管的寿命，防止衰减，该电路设计个人觉得非常有必要（20mw的激光价格可不低啊，衰减了一个心里疼啊！！）。

关于以上所说的大功率激光分时驱动电路，经过测试效果不错，当然关于智能车设计，本人绝对建议各位参赛选手自行设计，以上给出的仅仅是一个参考电路；以上说了这么多，纯属个人观点，当然不保证所说的完全对，若有错误之处恳请指正！