一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
阅读：2发布：2020-09-22
专利汇可以提供一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种脉冲式 激光器 可调快速常压智能驱动 电路 ，适用于环境气体的光声 光谱 监测中量子级联激光器的驱动，也可用于红外对抗、毒品和爆炸物监测、太赫兹成像等领域应用量子级联激光器或其它脉冲式激光器的场合，属于 电子 设备的技术领域。本发明在12V直流电源和等效 电阻 2.73Ω的激光器下可输出幅值超过1.7安培的 电流 ，且其上升/下降时间不超过20纳秒，脉冲宽度可随意调节，最小脉宽低至20纳秒，最大重复 频率 超过1MHz，比已有的激光器脉冲驱动电路的边沿时间短，脉冲参数的调节范围更宽、更灵活。，下面是一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路专利的具体信息内容。
1.一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，其特征在于：该驱动电路包括控制电路(1)、高速驱动电路(2)、储能元件充放电电路(3)、脉冲式激光器及其保护电路(4)、充电能量调节电路(5)、平均电流监视电路(6)、脉冲峰值监视电路(7)和能量快速泄放电路(8)；
其中，控制电路(1)输出控制信号至高速驱动电路(2)，使储能元件充放电电路(3)工作，通过采集来自储能元件充放电电路(3)的放电电流的电流状态，从而调整输出给充电能量调节电路(5)的电压，改变储能元件充放电电路(3)中C10和C9的能量，调节储能元件充放电电路(3)的放电电流的脉冲电流幅值和变化规律；
高速驱动电路(2)包括电阻R30、电阻R31、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C5和MOS驱动器U4；
电阻R30的一端与MOS驱动器U4的输入通道A连接，电阻R30的另一端与地、R31的一端、MOS驱动器U4的GND端连接，R31的另一端与MOS驱动器U4的输入通道B连接，MOS驱动器U4的输出通道A与电阻R11的一端、电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端接地；MOS驱动器U4的VCC接+5V电源；
电阻R30的一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口1连接，电阻R31的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口2连接；电阻R13的一端与储能元件充放电电路(3)N沟道MOS场效应管Q1的栅极连接，MOS驱动器U4的输出通道B与能量快速泄放电路(8)的电阻R28的一端连接；
储能元件充放电电路(3)包括N沟道MOS场效应管Q1、二极管D1、二极管D2、二极管D6、电阻R14、电阻R15、电阻R23、电容C8、电容C9、电容C10、电容C6和电感L1；
N沟道MOS场效应管Q1的漏极与二极管D1的阴极、电容C6的一端、电容C9的一端、电容C10的一端连接，二极管D1的阳极与地、N沟道MOS场效应管Q1的源极、电阻R14的一端、二极管D2的阴极、电阻R15的一端连接；电容C6的另一端与电阻R14的另一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D2的阳极、电容C8的一端、电阻R23的一端连接；电容C8的另一端与电阻R23的另一端、电感L1的一端连接；电感L1的另一端与二极管D6的阴极连接；
电阻R15的另一端与脉冲式激光器及其保护电路(4)二极管D3的阴极连接；二极管D6的阳极与脉冲式激光器及其保护电路(4)中二极管D3的阳极连接；
脉冲式激光器及其保护电路(4)包括二极管D3、瞬态电压抑制二极管D4、电阻R22、电容C7和脉冲式激光器D5；
二极管D3的阴极与瞬态电压抑制二极管D4的阴极、电阻R22的一端、脉冲式激光器D5的阳极连接，二极管D3的阳极与瞬态电压抑制二极管D4的阳极、电容C7的一端、脉冲式激光器D5的阴极连接；电阻R22的另一端与电容C7的另一端连接；
充电能量调节电路(5)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电阻R25、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C13、N沟道MOS场效应管Q2和集成运算放大器U1；
电阻R1的一端与电容C1的一端、电阻R2的一端、集成运算放大器U1的同相输入端4连接，电容C1的另一端接地，电阻R2的另一端接地；电阻R3的一端接地，电阻R3的另一端与集成运算放大器U1的反相输入端3、电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电容C2的另一端与电阻R4的另一端、集成运算放大器U1的输出端2、电阻R5的一端连接；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1的同相输入端8连接，集成运算放大器U1的反相输入端9与电容C3的一端、电阻R7的一端连接，电容C3的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与集成运算放大器U1的输出端10、电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端、N沟道MOS场效应管Q2的栅极连接，N沟道MOS场效应管Q2的漏极与电容C13的一端、电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与+12V电源连接，电容C13的另一端接地；N沟道MOS场效应管Q2的源极与电阻R7的另一端、电阻R25的一端连接；集成运算放大器U1的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U1的负电源端与-12V连接；
电阻R1的另一端与控制电路(1)的D/A输出端口连接，电阻R25的另一端与储能元件充放电电路(3)的电容C10的另一端连接；
平均电流监视电路(6)包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和集成运算放大器U2；
电阻R16的一端与集成运算放大器U2的同相输入端4连接；电阻R17的一端与地连接；电阻R17的另一端与电阻R18、集成运算放大器U2的反相输入端3连接；电阻R18的另一端与集成运算放大器U2输出端2、电阻R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R21的一端、集成运算放大器U2的反相输入端9连接；电阻R20的一端与地连接；电阻R20的另一端与集成运算放大器U2的同相输入端8连接；集成运算放大器U2的输出端10与电阻R21的另一端连接；集成运算放大器U2的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U2的负电源端与-12V连接；
电阻R16的另一端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；集成运算放大器U2的输出端10与控制电路(1)中的A/D采样电路输入端连接；
脉冲峰值监视电路(7)包括电阻R40、电阻R39、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D8、二极管D9和高速比较器U3；
电阻R40的一端与地连接；电阻R40的另一端与电阻R39的一端、高速比较器U3的同相输入端连接；电阻R39的另一端与-5V电源连接；高速比较器U3的反相输出端与电阻R43、二极管D9的阴极、二极管D8的阳极、电阻R42的一端连接；二极管D8的阴极与电阻R41的一端连接；电阻R41的另一端与+3V电源连接；电阻R43的另一端与地、二极管D9的阳极、高速比较器U3的GND端连接；高速比较器U3的正电源端与电容C23的一端、电容C24的一端、+5V电源连接；高速比较器U3的负电源端与电容C25的一端、电容C26的一端、-5V电源连接；
高速比较器U3的反相输入端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；电阻R42的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口3连接；
能量快速泄放电路(8)包括电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C11、电容C12、电容C10、电容C9、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7；
电阻R28的一端与电阻R27的一端连接；电阻R28的另一端与电容C11连接；电容C11的另一端与电阻R27的另一端、电阻R26的一端、电容C12的一端和N沟道MOS场效应管Q3的栅极连接；电阻R26的另一端与地、电容C12的另一端连接；N沟道MOS场效应管Q3的漏极与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与电容C10、电容C9的一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D7的一端连接；二极管D7的另一端与N沟道MOS场效应管Q3的源极连接；
电阻R27的另一端与高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输出通道B连接。
一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
技术领域
[0001] 本发明涉及一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，适用于环境气体的光声光谱监测中量子级联激光器的驱动，也可用于红外对抗、毒品和爆炸物监测、太赫兹成像等领域应用量子级联激光器或其它脉冲式激光器的场合，属于电子设备的技术领域。
背景技术
[0002] 脉冲式激光器工作在脉冲供电模式下，避免了连续大电流工作下发热严重的问题，对温度控制要求降低，有利于节约成本，方便使用。作为一种脉冲式激光器的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是一种新型红外相干光源，具有小型、相干、可调谐等特点，在国家安全、环境污染监测 (如汽车尾气、矿井瓦斯气体、工业废气等)、医疗疾病诊断(病人呼出气体监测等)、工农业生产生活等领域具有重要的应用价值，应用场合非常广。然而驱动此类脉冲式激光器的脉冲电源所输出脉冲电流的上升/下降沿时间、幅值、脉宽、稳定度和重复频率等参数都对脉冲式激光器的输出光功率的稳定性和工作效率产生重要影响。
[0003] 目前国内外很多研究机构和相关的高科技企业在激光器脉冲驱动电路的研制和开发上取得一系列成果，尤其是美国和德国等研制的相关产品处于国际领先地位，引领着激光器脉冲驱动技术的发展。美国ILX Lightwave公司是激光器脉冲驱动器领域的佼佼者，相关产品包括LDP-3830、LDP-3811、 LDP-3840B以及高功率驱动器系列如LDX-3690等，另外德国Artifex公司也拥有相关产品如LDD-100等。这些产品的总体性能都很好，除了能够实现一定幅值脉冲电流外，在激光器的保护上也做得很到位，但其具体参数并没有达到十分出色的状态，仍有改进余地，另外这些产品售价也较昂贵，增加了使用和维护成本，也很有国产化的必要。对这些产品的最优参数进行统计列表如下：
[0004]
[0005] 总结现有的激光器脉冲驱动电源具有如下的缺点：
[0006] (1)现有的激光器脉冲驱动电源输出脉冲电流的最短上升/下降时间较长，多数超过25纳秒，限制了脉冲式激光器在室温下的有效工作。
[0007] (2)现有的激光器脉冲驱动电源，不具备脉冲峰值调制的功能，无法实现脉冲式激光器在光声光谱气体监测方面的应用。
[0008] (3)现有的激光器脉冲驱动电源为工作台形态，体积较大，价格昂贵，不利于小型化和便携式应用。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于解决现有技术和产品的上述不足，提供一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，实现了常压下输出脉冲大电流、幅值高低可调、幅值变化可调制、脉冲上升/下降时间短(≤20ns)、脉宽处平坦、无过冲、稳定及最大重复频率超过1MHz的目标。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0011] 本发明的一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，包括控制电路 (1)、高速驱动电路(2)、储能元件充放电电路(3)、脉冲式激光器及其保护电路(4)、充电能量调节电路(5)、平均电流监视电路(6)、脉冲峰值监视电路(7)和能量快速泄放电路(8)。
[0012] 控制电路(1)包括MCU、A/D和D/A；利用MCU作为控制器，直接输出控制信号至高速驱动电路(2)，使储能元件充放电电路(3)工作，通过A/D芯片采集来自脉冲驱动电路的电流状态，从而调整通过D/A输出给充电能量调节电路(5)的电压，改变储能元件上的能量，调节电路中的脉冲电流幅值和变化规律；
[0013] 其中，控制电路(1)输出控制信号至高速驱动电路(2)，使储能元件充放电电路(3)工作，通过采集来自储能元件充放电电路(3)的放电电流的电流状态，从而调整输出给充电能量调节电路(5)的电压，改变储能元件充放电电路(3)中C10和C9的能量，调节储能元件充放电电路(3)的放电电流的脉冲电流幅值和变化规律；
[0014] 高速驱动电路(2)包括电阻R30、电阻R31、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C5和MOS驱动器U4；
[0015] 电阻R30的一端与MOS驱动器U4的输入通道A连接，电阻R30的另一端与地、R31的一端、MOS驱动器U4的GND端连接，R31的另一端与 MOS驱动器U4的输入通道B连接，MOS驱动器U4的输出通道A与电阻R11的一端、电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接；电阻R13 的另一端接地；MOS驱动器U4的VCC接+5V电源；
[0016] 电阻R30的一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口1连接，电阻 R31的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口2连接；电阻R13的一端与储能元件充放电电路(3)N沟道MOS场效应管Q1的栅极连接，MOS 驱动器U4的输出通道B与能量快速泄放电路(8)的电阻R28的一端连接；
[0018] N沟道MOS场效应管Q1的漏极与二极管D1的阴极、电容C6的一端、电容C9的一端、电容C10的一端连接，二极管D1的阳极与地、N沟道MOS 场效应管Q1的源极、电阻R14的一端、二极管D2的阴极、电阻R15的一端连接；电容C6的另一端与电阻R14的另一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D2的阳极、电容C8的一端、电阻R23的一端连接；电容C8的另一端与电阻R23的另一端、电感L1的一端连接；电感L1 的另一端与二极管D6的阴极连接；
[0019] 电阻R15的另一端与脉冲式激光器及其保护电路(4)二极管D3的阴极连接；二极管D6的阳极与脉冲式激光器及其保护电路(4)中二极管D3的阳极连接；
[0020] 脉冲式激光器及其保护电路(4)包括二极管D3、瞬态电压抑制二极管 D4、电阻R22、电容C7和脉冲式激光器D5；
[0021] 二极管D3的阴极与瞬态电压抑制二极管D4的阴极、电阻R22的一端、脉冲式激光器D5的阳极连接，二极管D3的阳极与瞬态电压抑制二极管D4 的阳极、电容C7的一端、脉冲式激光器D5的阴极连接；电阻R22的另一端与电容C7的另一端连接；
[0022] 充电能量调节电路(5)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电阻 R25、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C13、N沟道MOS场效应管Q2和集成运算放大器U1；
[0023] 电阻R1的一端与电容C1的一端、电阻R2的一端、集成运算放大器U1 的同相输入端4连接，电容C1的另一端接地，电阻R2的另一端接地；电阻R3的一端接地，电阻R3的另一端与集成运算放大器U1的反相输入端3、电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电容C2的另一端与电阻R4的另一端、集成运算放大器U1的输出端2、电阻R5的一端连接；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1的同相输入端8连接，集成运算放大器U1的反相输入端9与电容C3的一端、电阻R7的一端连接，电容C3的另一端与电阻R6 的一端连接，电阻R6的另一端与集成运算放大器U1的输出端10、电阻R8 的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端、N沟道MOS场效应管Q2的栅极连接，N沟道MOS场效应管Q2的漏极与电容C13的一端、电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与+12V 电源连接，电容C13的另一端接地；N沟道MOS场效应管Q2的源极与电阻 R7的另一端、电阻R25的一端连接；集成运算放大器U1的正电源端与+12V 连接；集成运算放大器U1的负电源端与-12V连接；
[0024] 电阻R1的另一端与控制电路(1)的D/A输出端口连接，电阻R25的另一端与储能元件充放电电路(3)的电容C10的另一端连接；
[0025] 平均电流监视电路(6)包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和集成运算放大器U2；
[0026] 电阻R16的一端与集成运算放大器U2的同相输入端4连接；电阻R17 的一端与地连接；电阻R17的另一端与电阻R18、集成运算放大器U2的反相输入端3连接；电阻R18的另一端与集成运算放大器U2输出端2、电阻 R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R21的一端、集成运算放大器 U2的反相输入端9连接；电阻R20的一端与地连接；电阻R20的另一端与集成运算放大器U2的同相输入端8连接；集成运算放大器U2的输出端10 与电阻R21的另一端连接；集成运算放大器U2的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U2的负电源端与-12V连接；
[0027] 电阻R16的另一端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；集成运算放大器U2的输出端10与控制电路(1)中的A/D采样电路输入端连接；
[0028] 脉冲峰值监视电路(7)包括电阻R40、电阻R39、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D8、二极管 D9和高速比较器U3 ；
[0029] 电阻R40的一端与地连接；电阻R40的另一端与电阻R39的一端、高速比较器U3的同相输入端连接；电阻R39的另一端与-5V电源连接；高速比较器U3的反相输出端与电阻R43、二极管D9的阴极、二极管D8的阳极、电阻R42的一端连接；二极管D8的阴极与电阻R41的一端连接；电阻R41 的另一端与+3V电源连接；电阻R43的另一端与地、二极管D9的阳极、高速比较器U3的GND端连接；高速比较器U3的正电源端与电容C23的一端、电容C24的一端、+5V电源连接；高速比较器U3的负电源端与电容C25的一端、电容C26的一端、-5V电源连接；
[0030] 高速比较器U3的反相输入端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；电阻R42的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口3连接。
[0031] 能量快速泄放电路(8)包括电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C11、电容C12、电容C10、电容C9、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7；
[0032] 电阻R28的一端与电阻R27的一端连接；电阻R28的另一端与电容C11 连接；电容C11的另一端与电阻R27的另一端、电阻R26的一端、电容C12 的一端和N沟道MOS场效应管Q3的栅极连接；电阻R26的另一端与地、电容C12的另一端连接；N沟道MOS场效应管Q3的漏极与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与电容C10、电容C9的一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D7的一端连接；二极管D7的另一端与 N沟道MOS场效应管Q3的源极连接；
[0033] 电阻R27的另一端与高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输出通道 B连接。
[0034] 在驱动电源开始工作时，控制电路(1)中作为MCU的FPGA控制D/A 输出一个较小的初值，使充电能量调节电路(5)供给储能元件(电容)较小的能量，该初值并不一定适合当前的激光器负载和其应有的工作状态。利用平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7)将储能元件充放电电路(3) 中脉冲电流的幅值情况通过A/D传递给FPGA，FPGA根据反馈结果调整D/A 输出数值，使储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值逐步得到调整。需要对脉冲幅值调制时，以查表法使FPGA控制D/A输出所需频率(如70Hz) 正弦波叠加一定频率(如1Hz)锯齿波扫描信号，那么供给储能元件(电容) 的能量就会按照70Hz正弦波叠加1Hz锯齿波形式变化，储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值就以相同规律变化。当需要以恒定脉冲电流幅值驱动不同负载特性的激光器时，FPGA使D/A输出从初值慢慢增大的信号，储能元件(电容)上获得的能量就会慢慢增大，储能元件充放电电路(3)中就产生了幅值慢慢增大的脉冲电流，FPGA实时监测储能元件充放电电路(3) 中的电流状态，与设定电流值比较，根据结果做出调整储能元件(电容)充电能量的决定，最终在储能元件充放电电路(3)中将得到所需的稳定幅值的脉冲电流，且与不同激光器无关(要求激光器等效负载为10欧姆以下)。
[0035] 从控制电路(1)中的FPGA发出的高速脉冲信号进入MOS驱动器U4 的输入通道A和B中，在MOS驱动器U4的输出通道A中产生电压幅值放大及一定数值电流的高速脉冲驱动信号，经过电阻R12、电阻R11和电容C5 后的高速驱动脉冲波形的上升沿和下降沿更陡，有利于驱动储能元件充放电电路(3)中的N沟道MOS场效应管Q1，获得更快的通断时间。MOS驱动器U4的输出通道B获得与MOS驱动器U4的输出通道A中一致的高速脉冲信号，经过电阻R27、电阻R28和电容C11后的高速驱动脉冲波形的上升沿和下降沿更陡，有利于驱动能量快速泄放电路(8)中的N沟道MOS场效应管Q3，获得更快的通断时间。
[0036] 高速脉冲驱动信号进入N沟道MOS场效应管Q1的栅极，使N沟道MOS 场效应管Q1按照驱动信号高低电平规律交替通断。当N沟道MOS场效应管Q1断开时，电容C9和电容C10通过二极管D2与地构成通路，从而接收来自于充电能量调节电路(5)提供的充电电流进行能量存储；当N沟道MOS 场效应管Q1导通时，电容C9和电容C10释放储存的能量，在储能元件充放电电路(3)中产生所需的脉冲电流。
[0037] 由于N沟道MOS场效应管Q1具有的寄生电容等参数的影响，在断开的瞬间会在储能元件充放电电路(3)中产生反过冲，威胁激光器的安全。将电容C6(纳法级)、电阻R14(1欧姆)和二极管D1并联在N沟道MOS 场效应管Q1的漏极和源极之间，可抑制N沟道MOS场效应管Q1断开时的反过冲。由限流保护电阻R23、电容C8、电感L1和二极管D6限制了储能元件充放电电路(3)中脉冲电流在上升沿的快速变化，共同构成了消除电流过冲的模块。限流电阻R23的存在还保证了正常情况下储能元件充放电电路 (3)中电流脉冲不会超过安全阈值。
[0038] 脉冲式激光器保护电路中，瞬态电压抑制二极管D4与脉冲式激光器反向连接，可在其工作电压范围内有效保护激光器免受静电等瞬时高压的损害，同时与电阻R22和电容C7构成了过压释放回路。
[0039] 控制电路(1)中D/A输出的控制电压信号进入充电能量调节电路(5) 的第一级运放U1A中进行滤波并放大，然后通过与储能元件充放电电路(3) 中充电电流处取回的电压信号进行比较，调节N沟道MOS场效应管Q2的导通程度，从而改变经RC低通滤波后的+12V直流电源供给储能电容C9和 C10的能量。
[0040] 储能元件充放电电路(3)中电阻R15上的电压信号进入平均电流监视电路(6)中的集成运算放大器的同相输入端4，将负采样电流转换为正电压后供控制电路(1)中的A/D采样。经A/D转换后给FPGA，数据在FPGA 内做均值处理，结果作为储能元件充放电电路(3)的电流值并同设定值比较，如果小于设定值，FPGA则控制D/A输出增大，调高充电能量调节电路(5) 供给储能元件充放电电路(3)中储能电容的能量，从而提高脉冲电流幅值；如果大于设定值，FPGA则控制D/A输出减小，调低储能电容的能量，从而降低脉冲电流幅值；如果处于设定值允许范围内，FPGA则保持D/A输出不变，稳定储能电容的能量，从而稳定脉冲电流幅值；如果储能元件充放电电路(3)中的电流值在警告值处，FPGA则控制D/A输出为零，断开储能电容能量供应通道，同时将输出给高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输入通道A的信号置为低电平，断开N沟道MOS场效应管Q1，从而保护脉冲式激光器和电路的安全。
[0041] 储能元件充放电电路(3)中电阻R15上的电压信号进入脉冲峰值监视电路(7)中的高速比较器U3的反向输入端，与高速比较器U3的同相输入端处的电压值比较，当取样电压高于高速比较器U3的同相输入端电压时，高速比较器U3的反相输出端输出高电平，该高电平被+3V电源、电阻R41、二极管D8、二极管D9和电阻R43构成的钳位电路牵制在+3V处，该信号被 FPGA的I/O端口3监测到后，FPGA立即作出反应，控制D/A输出减小，调低储能电容的能量，从而降低脉冲电流幅值，保护脉冲式激光器和电路的安全。
[0042] 高速驱动电路(2)输出的驱动信号通过电阻R27、电阻R28和电容C11 进入N沟道MOS场效应管Q3的栅极，使N沟道MOS场效应管Q3导通或者关断。常态时高速驱动电路(2)输出低电平给能量快速泄放电路(8)， N沟道MOS场效应管Q3断开，对储能元件充放电电路(3)无任何影响；当FPGA通过平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7)获知储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值达到了警告级别时，FPGA处理完断开储能元件充放电电路(3)的工作后，发出一个脉宽一定的高电平给高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输入通道B，从而从MOS驱动器U4的输出通道B中得到使N沟道MOS场效应管Q3导通的信号，电容C12进行充电，储能电容就会在足够的泄放时间内将未释放的多余能量通过电阻R29、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7释放掉，使脉冲驱动电路恢复初始状态，保护了电路，保证了下次使用的安全。
[0043] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0044] 建立储能元件充放电电路，实现产生脉冲电流的基本目标。由于回路脉冲电流波形受电路参数影响甚大，因此在放电回路合适的位置设计电阻、电容、电感和二极管等的组合网络，改善脉冲波形，消除过冲和振荡等。在此基础上设计相应的充能能量调节模块，在MCU控制下实现脉冲电流幅值的可控。设计平均电流和脉冲峰值监视电路将回路脉冲电流幅值情况实时取样、放大及传递给MCU，构成MCU实现脉冲电流闭环控制的反馈环路。设计脉冲式激光器的保护电路及能量快速泄放电路进一步保护脉冲式激光器的安全。MCU在这些硬件基础上实现脉冲电流幅值安全调节和调制的闭环可控。
[0045] (1)本发明在12V直流电源和等效电阻2.73Ω的激光器下可输出幅值超过1.7安培的电流，且其上升/下降时间不超过20纳秒，脉冲宽度可随意调节，最小脉宽低至20纳秒，最大重复频率超过1MHz，比已有的激光器脉冲驱动电路的边沿时间短，脉冲参数的调节范围更宽、更灵活。
[0046] (2)本发明实现了常压下输出脉冲电流，且利用MCU构成调节储能元件充电能量和实时监控放电脉冲电流的闭环控制器，并能做出维持电路现状、调整储能元件充电能量或断开放电回路的决断，保护电源安全工作的同时具有一定的负载适应性。
[0047] (3)本发明设计了充电能量调节模块，并将其应用于储能元件充放电电路中，利用MCU做控制器实现脉冲幅值的锯齿扫描和正弦波或方波叠加调制，具备现有的激光器脉冲驱动电路所没有的幅值调制功能。
[0048] (4)本发明实现了消除放电回路脉冲电流过冲、消减放电回路中场效应管带来的断开振荡、保护脉冲式激光器免受过压损害以及适时释放储能元件多余能量的功能，安全保护措施齐全。
[0050] 图1为本发明可调快速常压智能驱动电路的组成示意图；
[0051] 图2为本发明高速驱动电路的组成示意图；
[0052] 图3为本发明储能元件充放电电路的组成示意图；
[0053] 图4为本发明脉冲式激光器保护电路的组成示意图；
[0054] 图5为本发明充电能量调节电路的组成示意图；
[0055] 图6为本发明平均电流监视电路的组成示意图；
[0056] 图7为本发明脉冲峰值监视电路的组成示意图；
[0057] 图8为本发明能量快速泄放电路的组成示意图；
[0058] 图9为本发明可调快速常压智能驱动电路输出的一种脉冲电流波形。
具体实施方式
[0059] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0060] 实施例
[0061] 一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，如图1所示，包括控制电路(1)、高速驱动电路(2)、储能元件充放电电路(3)、脉冲式激光器及其保护电路(4)、充电能量调节电路(5)、平均电流监视电路(6)、脉冲峰值监视电路(7)和能量快速泄放电路(8)。
[0062] 其中，控制电路(1)包括MCU、A/D和D/A；利用MCU作为控制器，直接输出控制信号至高速驱动电路(2)，使储能元件充放电电路(3)工作，通过A/D芯片采集来自脉冲驱动电路的电流状态，从而调整通过D/A输出给充电能量调节电路(5)的电压，改变储能元件上的能量，调节电路中的脉冲电流幅值和变化规律；
[0063] 如图2所示，高速驱动电路(2)包括电阻R30、电阻R31、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C5和MOS驱动器U4；
[0064] 电阻R30的一端与MOS驱动器U4的输入通道A连接，电阻R30的另一端与地、R31的一端、MOS驱动器U4的GND端连接，R31的另一端与 MOS驱动器U4的输入通道B连接，MOS驱动器U4的输出通道A与电阻 R11的一端、电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接；电阻R13 的另一端接地；MOS驱动器U4的VCC接+5V电源；
[0065] 电阻R30的一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口1连接，电阻 R31的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口2连接；电阻R13的一端与储能元件充放电电路(3)N沟道MOS场效应管Q1的栅极连接，MOS 驱动器U4的输出通道B与能量快速泄放电路(8)的电阻R28的一端连接；
[0066] 如图3所示，储能元件充放电电路(3)包括N沟道MOS场效应管Q1、二极管D1、二极管D2、二极管D6、电阻R14、电阻R15、电阻R23、电容 C8、电容C9、电容C10、电容C6和电感L1；
[0067] N沟道MOS场效应管Q1的漏极与二极管D1的阴极、电容C6的一端、电容C9的一端、电容C10的一端连接，二极管D1的阳极与地、N沟道MOS 场效应管Q1的源极、电阻R14的一端、二极管D2的阴极、电阻R15的一端连接；电容C6的另一端与电阻R14的另一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D2的阳极、电容C8的一端、电阻R23的一端连接；电容C8的另一端与电阻R23的另一端、电感L1的一端连接；电感L1 的另一端与二极管D6的阴极连接；
[0068] 电阻R15的另一端与脉冲式激光器及其保护电路(4)二极管D3的阴极连接；二极管D6的阳极与脉冲式激光器及其保护电路(4)中二极管D3的阳极连接；
[0069] 如图4所示，脉冲式激光器及其保护电路(4)包括二极管D3、瞬态电压抑制二极管D4、电阻R22、电容C7和脉冲式激光器D5；
[0070] 二极管D3的阴极与瞬态电压抑制二极管D4的阴极、电阻R22的一端、脉冲式激光器D5的阳极连接，二极管D3的阳极与瞬态电压抑制二极管D4 的阳极、电容C7的一端、脉冲式激光器D5的阴极连接；电阻R22的另一端与电容C7的另一端连接；
[0071] 如图5所示，充电能量调节电路(5)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电阻R25、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C13、N沟道 MOS场效应管Q2和集成运算放大器U1；
[0072] 电阻R1的一端与电容C1的一端、电阻R2的一端、集成运算放大器U1 的同相输入端4连接，电容C1的另一端接地，电阻R2的另一端接地；电阻 R3的一端接地，电阻R3的另一端与集成运算放大器U1的反相输入端3、电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电容C2的另一端与电阻R4的另一端、集成运算放大器U1的输出端2、电阻R5的一端连接；电阻R5的另一端与集成运算放大器U1的同相输入端8连接，集成运算放大器U1的反相输入端9与电容C3的一端、电阻R7的一端连接，电容C3的另一端与电阻R6 的一端连接，电阻R6的另一端与集成运算放大器U1的输出端10、电阻R8 的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端、电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端、N沟道MOS场效应管Q2的栅极连接，N沟道MOS场效应管Q2的漏极与电容C13的一端、电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与+12V 电源连接，电容C13的另一端接地；N沟道MOS场效应管Q2的源极与电阻 R7的另一端、电阻R25的一端连接；集成运算放大器U1的正电源端与+12V 连接；集成运算放大器U1的负电源端与-12V连接；
[0073] 电阻R1的另一端与控制电路(1)的D/A输出端口连接，电阻R25的另一端与储能元件充放电电路(3)的电容C10的另一端连接；
[0074] 如图6所示，平均电流监视电路(6)包括电阻R16、电阻R17、电阻 R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和集成运算放大器U2；
[0075] 电阻R16的一端与集成运算放大器U2的同相输入端4连接；电阻R17 的一端与地连接；电阻R17的另一端与电阻R18、集成运算放大器U2的反相输入端3连接；电阻R18的另一端与集成运算放大器U2输出端2、电阻 R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R21的一端、集成运算放大器 U2的反相输入端9连接；电阻R20的一端与地连接；电阻R20的另一端与集成运算放大器U2的同相输入端8连接；集成运算放大器U2的输出端10 与电阻R21的另一端连接；集成运算放大器U2的正电源端与+12V连接；集成运算放大器U2的负电源端与-12V连接；
[0076] 电阻R16的另一端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；集成运算放大器U2的输出端10与控制电路(1)中的A/D采样电路输入端连接；
[0077] 如图7所示，脉冲峰值监视电路(7)包括电阻R40、电阻R39、电阻 R41、电阻R42、电阻R43、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D8、二极管D9和高速比较器U3 ；
[0078] 电阻R40的一端与地连接；电阻R40的另一端与电阻R39的一端、高速比较器U3的同相输入端连接；电阻R39的另一端与-5V电源连接；高速比较器U3的反相输出端与电阻R43、二极管D9的阴极、二极管D8的阳极、电阻R42的一端连接；二极管D8的阴极与电阻R41的一端连接；电阻R41 的另一端与+3V电源连接；电阻R43的另一端与地、二极管D9的阳极、高速比较器U3的GND端连接；高速比较器U3的正电源端与电容C23的一端、电容C24的一端、+5V电源连接；高速比较器U3的负电源端与电容C25的一端、电容C26的一端、-5V电源连接；
[0079] 高速比较器U3的反相输入端与储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端连接；电阻R42的另一端与控制电路(1)中的MCU的I/O端口3连接。
[0080] 如图8所示，能量快速泄放电路(8)包括电阻R26、电阻R27、电阻 R28、电阻R29、电容C11、电容C12、电容C10、电容C9、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7；
[0081] 电阻R28的一端与电阻R27的一端连接；电阻R28的另一端与电容C11 连接；电容C11的另一端与电阻R27的另一端、电阻R26的一端、电容C12 的一端和N沟道MOS场效应管Q3的栅极连接；电阻R26的另一端与地、电容C12的另一端连接；N沟道MOS场效应管Q3的漏极与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与电容C10、电容C9的一端连接；电容C10的另一端与电容C9的另一端、二极管D7的一端连接；二极管D7的另一端与 N沟道MOS场效应管Q3的源极连接；
[0082] 电阻R27的另一端与高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输出通道 B连接。
[0083] 在驱动电源开始工作时，控制电路(1)中作为MCU的FPGA控制D/A 输出一个较小的初值，使充电能量调节电路(5)供给储能元件(电容)较小的能量，该初值并不一定适合当前的激光器负载和其应有的工作状态。利用平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7)将储能元件充放电电路(3) 中脉冲电流的幅值情况通过A/D传递给FPGA，FPGA根据反馈结果调整D/A 输出数值，使储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值逐步得到调整。需要对脉冲幅值调制时，以查表法使FPGA控制D/A输出所需频率(如70Hz) 正弦波叠加一定频率(如1Hz)锯齿波扫描信号，那么供给储能元件(电容) 的能量就会按照70Hz正弦波叠加1Hz锯齿波形式变化，储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值就以相同规律变化。当需要以恒定脉冲电流幅值驱动不同负载特性的激光器时，FPGA使D/A输出从初值慢慢增大的信号，储能元件(电容)上获得的能量就会慢慢增大，储能元件充放电电路(3)中就产生了幅值慢慢增大的脉冲电流，FPGA实时监测储能元件充放电电路(3) 中的电流状态，与设定电流值比较，根据结果做出调整储能元件(电容)充电能量的决定，最终在储能元件充放电电路(3)中将得到所需的稳定幅值的脉冲电流，且与不同激光器无关(要求激光器等效负载为10欧姆以下)。
[0084] 本例中取电阻R30和电阻R31为2K欧姆，电阻R12为470欧姆，电阻 R11为8.05欧姆，电容C5为0.1微法，电阻R13为10K欧姆。
[0085] 如图所示，从控制电路(1)中的FPGA发出的高速脉冲信号进入MOS 驱动器U4的输入通道A和B中，在MOS驱动器U4的输出通道A中产生电压幅值放大及一定数值电流的高速脉冲驱动信号，经过电阻R12、电阻R11 和电容C5后的高速驱动脉冲波形的上升沿和下降沿更陡，有利于驱动储能元件充放电电路(3)中的N沟道MOS场效应管Q1，获得更快的通断时间。 MOS驱动器U4的输出通道B获得与MOS驱动器U4的输出通道A中一致的高速脉冲信号，经过电阻R27、电阻R28和电容C11后的高速驱动脉冲波形的上升沿和下降沿更陡，有利于驱动能量快速泄放电路(8)中的N沟道 MOS场效应管Q3，获得更快的通断时间。
[0086] 在图3中，本例中取C9和C10为1微法，R15为1欧姆，L1为20纳亨，R23为2欧姆，C8为0.1微法，N沟道MOS场效应管Q1选择上升和下降时间均在10纳秒内、脉冲峰值电流几十纳安、栅源门限电压低的高速N 沟道MOS场效应管。
[0087] 如图所示，高速脉冲驱动信号进入N沟道MOS场效应管Q1的栅极，使N沟道MOS场效应管Q1按照驱动信号高低电平规律交替通断。当N沟道MOS场效应管Q1断开时，电容C9和电容C10通过二极管D2与地构成通路，从而接收来自于充电能量调节电路(5)提供的充电电流进行能量存储；当N沟道MOS场效应管Q1导通时，电容C9和电容C10释放储存的能量，在储能元件充放电电路(3)中产生所需的脉冲电流。
[0088] 由于N沟道MOS场效应管Q1具有的寄生电容等参数的影响，在断开的瞬间会在储能元件充放电电路(3)中产生反过冲，威胁激光器的安全。将电容C6(纳法级)、电阻R14(1欧姆)和二极管D1并联在N沟道MOS 场效应管Q1的漏极和源极之间，可抑制N沟道MOS场效应管Q1断开时的反过冲。由限流保护电阻R23、电容C8、电感L1和二极管D6限制了储能元件充放电电路(3)中脉冲电流在上升沿的快速变化，共同构成了消除电流过冲的模块。限流电阻R23的存在还保证了正常情况下储能元件充放电电路 (3)中电流脉冲不会超过安全阈值。
[0089] 在图4中，瞬态电压抑制二极管D4与脉冲式激光器反向连接，可在其工作电压范围内有效保护激光器免受静电等瞬时高压的损害，同时与电阻 R22和电容C7构成了过压释放回路。
[0090] 在图5中，电阻R24为2欧姆，电容C13为0.1微法，电阻R1为2K欧姆，电阻R2为2K欧姆，电容C1为100纳法，电阻R3为2K欧姆，电阻 R4为4.99K欧姆，电容C2为100纳法，电阻R8为10欧姆，电阻R9为470 欧姆，电容C4为0.1微法，电阻R10为100欧姆，电阻R25为1欧姆。
[0091] 如图所示，控制电路(1)中D/A输出的控制电压信号进入充电能量调节电路(5)的第一级运放U1A中进行滤波并放大，然后通过与储能元件充放电电路(3)中充电电流处取回的电压信号进行比较，调节N沟道MOS场效应管Q2的导通程度，从而改变经RC低通滤波后的+12V直流电源供给储能电容C9和C10的能量。
[0092] 在图6中，电阻R16、电阻R17为5K欧姆，电阻R18为100K欧姆，电阻R19为10K欧姆，电阻R20为5K欧姆，电阻R21为10K欧姆。
[0093] 如图所示，储能元件充放电电路(3)中电阻R15上的电压信号进入平均电流监视电路(6)中的集成运算放大器的同相输入端4，将负采样电流转换为正电压后供控制电路(1)中的A/D采样。经A/D转换后给FPGA，数据在FPGA内做均值处理，结果作为储能元件充放电电路(3)的电流值并同设定值比较，如果小于设定值，FPGA则控制D/A输出增大，调高充电能量调节电路(5)供给储能元件充放电电路(3)中储能电容的能量，从而提高脉冲电流幅值；如果大于设定值，FPGA则控制D/A输出减小，调低储能电容的能量，从而降低脉冲电流幅值；如果处于设定值允许范围内，FPGA 则保持D/A输出不变，稳定储能电容的能量，从而稳定脉冲电流幅值；如果储能元件充放电电路(3)中的电流值在警告值处，FPGA则控制D/A输出为零，断开储能电容能量供应通道，同时将输出给高速驱动电路(2)中MOS 驱动器U4的输入通道A的信号置为低电平，断开N沟道MOS场效应管Q1，从而保护脉冲式激光器和电路的安全。
[0094] 在图7中，电阻R39和电阻R40为2K欧姆，电阻R41为5K欧姆，电阻R42为2K欧姆，电阻R43为5K欧姆，电容C23和电容C25为1微法，电容C24和电容C26为10纳法。
[0095] 如图所示，储能元件充放电电路(3)中电阻R15上的电压信号进入脉冲峰值监视电路(7)中的高速比较器U3的反向输入端，与高速比较器U3 的同相输入端处的电压值比较，当取样电压高于高速比较器U3的同相输入端电压时，高速比较器U3的反相输出端输出高电平，该高电平被+3V电源、电阻R41、二极管D8、二极管D9和电阻R43构成的钳位电路牵制在+3V处，该信号被FPGA的I/O端口3监测到后，FPGA立即作出反应，控制D/A输出减小，调低储能电容的能量，从而降低脉冲电流幅值，保护脉冲式激光器和电路的安全。
[0096] 在图8中，电阻R27为470欧姆，电容C11为0.1微法，电阻R28为8.05 欧姆，电阻R26为200K欧姆，电容C12为10微法，电阻R29为8.05欧姆。
[0097] 如图所示，高速驱动电路(2)输出的驱动信号通过电阻R27、电阻R28 和电容C11进入N沟道MOS场效应管Q3的栅极，使N沟道MOS场效应管Q3导通或者关断。常态时高速驱动电路(2)输出低电平给能量快速泄放电路(8)，N沟道MOS场效应管Q3断开，对储能元件充放电电路(3)无任何影响；当FPGA通过平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7) 获知储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值达到了警告级别时，FPGA 处理完断开储能元件充放电电路(3)的工作后，发出一个脉宽一定的高电平给高速驱动电路(2)中MOS驱动器U4的输入通道B，从而从MOS驱动器 U4的输出通道B中得到使N沟道MOS场效应管Q3导通的信号，电容C12 进行充电，储能电容就会在足够的泄放时间内将未释放的多余能量通过电阻 R29、N沟道MOS场效应管Q3和二极管D7释放掉，使脉冲驱动电路恢复初始状态，保护了电路，保证了下次使用的安全。
[0098] 控制电路(1)输出幅值3.3V、重复频率1MHz的脉冲信号给高速驱动电路(2)的输入通道A中，从高速驱动电路(2)的输出通道A中输出幅值 9V、重复频率1MHz的脉冲驱动信号给储能元件充放电电路(3)的N沟道 MOS场效应管Q1的栅极，驱动N沟道MOS场效应管Q1在脉冲驱动信号的高电平期间导通，低电平期间断开。控制电路(1)同时输出给充电能量调节电路(5)的电阻R1的另一端的信号电压为+4V，充电能量调节电路(5) 中的电阻R25的另一端输出一定的电压和电流，在N沟道MOS场效应管Q1 断开期间流经储能元件充放电电路(3)的储能电容C10和C9、二极管D2 至地，使储能电容C10和C9充电；在N沟道MOS场效应管Q1导通期间，充电能量调节电路(5)中的电阻R25的另一端输出的电压和电流流经N沟道MOS场效应管Q1至地。储能元件充放电电路(3)的储能电容C10和C9 在N沟道MOS场效应管Q1导通期间释放储存在自身内部的能量，在储能元件充放电电路(3)中产生幅值为1.78安培，上升时间为17.9纳秒，下降时间为18.2纳秒，脉宽为100纳秒，脉宽处平坦无过冲的脉冲电流，该脉冲电流从储能元件充放电电路(3)中电阻R15的另一端流出至脉冲式激光器及其保护电路(4)的激光器D5的阳极端，流经激光器D5后从其阴极端流入至储能元件充放电电路(3)中的二极管D6的阳极端。
[0099] 从储能元件充放电电路(3)中的电阻R15的另一端的采样电压被平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7)获取。平均电流监视电路(6) 将采样电压转变为数值变大的正电压输出给控制电路(1)中；脉冲峰值监视电路(7)将采样电压同电阻R40和R39构成的分压电路的分压值比较，将高低电平比较结果输出给控制电路(1)中。控制电路(1)中的FPGA对平均电流监视电路(6)的输出结果进行均值处理，将结果同程序内的设定值比较，如果小于设定值，控制电路(1)就会增大输出给充电能量调节电路(5) 的电压，提高供给储能元件充放电电路(3)中储能电容C10和C9的能量，从而提高脉冲电流幅值；如果大于设定值，控制电路(1)就会减小输出给充电能量调节电路(5)的电压，调低供给储能元件充放电电路(3)中储能电容C10和C9的能量，从而降低脉冲电流幅值；如果处于设定值允许范围内，控制电路(1)保持输出给充电能量调节电路(5)的电压不变，稳定储能元件充放电电路(3)中储能电容C10和C9的能量，从而稳定脉冲电流幅值；如果储能元件充放电电路(3)中的电流值在警告值处，控制电路(1)则输出0V电压给充电能量调节电路(5)，断开储能元件充放电电路(3)中储能电容C10和C9的能量供应通道，同时输出低电平信号给高速驱动电路(2) 的输入通道A中，断开N沟道MOS场效应管Q1，保护脉冲式激光器和整个驱动电路的安全。控制电路(1)中的FPGA对脉冲峰值监视电路(7)的输出结果进行判断，当为低电平时，控制电路(1)认为脉冲电流峰值正常；当为高电平时，控制电路(1)认为脉冲电流峰值出现异常，立即使控制电路 (1)中的D/A输出减小，调低储能电容的能量，从而降低脉冲电流幅值，保护脉冲式激光器和电路的安全。
[0100] 在电路正常工作时，控制电路(1)输出给高速驱动电路(2)的输入通道B低电平0V，高速驱动电路(2)的输出通道B输出0V电压信号给能量快速泄放电路(8)的电阻R27的另一端，N沟道MOS场效应管Q3断开，对储能元件充放电电路(3)无任何影响；当控制电路(1)通过平均电流监视电路(6)和脉冲峰值监视电路(7)获知储能元件充放电电路(3)中的脉冲电流幅值达到了警告级别时，控制电路(1)处理完断开储能元件充放电电路(3)的工作后，发出一个脉宽一定的高电平给高速驱动电路(2)中MOS 驱动器U4的输入通道B，从而从MOS驱动器U4的输出通道B中得到使N 沟道MOS场效应管Q3导通的信号，电容C12进行充电，储能元件充放电电路(3)中储能电容C10和C9就会在电阻R26和电容C12构成的RC放电回路时间常数内将未释放的多余能量通过电阻R29、N沟道MOS场效应管 Q3和二极管D7释放掉，使脉冲驱动电路恢复初始状态，保护了电路，保证了下次使用的安全。
[0101] 上述的驱动电路输出的脉冲电流波形如图9所示，图9中脉冲电流波形的幅值为1.78安培，上升时间为17.9纳秒，下降时间为18.2纳秒，脉宽为 100纳秒，脉宽处平坦无过冲。
[0102] 本发明未做详细描述的部分是公知技术。
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