CN113904211A - 脉冲生成器电路、相关系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及脉冲生成器电路、相关系统和方法。实施例脉冲生成器电路包括耦合到第一节点与第二节点之间的第一电子开关，以及耦合到第二节点与参考节点之间的第二电子开关。包括电感和电容的LC谐振电路耦合到第一节点与参考节点之间，充电电路装置包括电源节点与LC谐振电路中的中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感。在开关循环序列期间，电子开关的驱动电路装置重复充电时间间隔，其中LC谐振电路中的电容经由充电电路充电，以及脉冲生成时间间隔，其中经由第一节点和第二节点向负载提供脉冲电流。充电时间间隔和脉冲生成时间间隔与振荡时间间隔交错，其中LC谐振电路以谐振频率振荡。

Description

脉冲生成器电路、相关系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月7日提交的，意大利申请No.102020000016396的权益，该申请于此通过引用并入本文。
技术领域
本描述涉及脉冲生成器电路。一个或多个实施例适于用于驱动激光二极管的脉冲生成器电路。
背景技术
脉冲生成器电路可以用于各种应用中，诸如功率晶体管和驱动器、激光二极管驱动器，例如在汽车行业中越来越多地使用的LIDAR(光检测和测距或激光成像检测和测距)系统中。
在前文讨论的脉冲生成器中，可以使用谐振槽生成脉冲，该谐振槽包括在操作期间再充电的电容器。
在再充电谐振槽电容器中，短的再充电时间和有限的功率耗散因此是这种脉冲生成器的被期望的特征。
发明内容
根据一个或多个实施例，脉冲生成器电路具有以下权利要求中阐述的特征。
一个或多个实施例可以涉及相关系统。例如，用于在汽车行业中使用的LIDAR系统包括一个或多个激光二极管，其可以是这种系统的示例。
一个或多个实施例可以涉及相关方法。
权利要求形成本文提供的描述的技术教学的组成部分。
在一个或多个实施例中，谐振槽电容器可以使用充电电感器充电，与电阻性充电相比，该充电电感器可以显著减少功率耗散。
一个或多个实施例可以利用充电电感器的谐振，这可以涉及以低于或高于电源电压的电压在某个时刻控制电容器电压的值。
一个或多个实施例有助于被使用的谐振槽电容器的准确并且非耗散充电，例如，在用于LIDAR应用的激光器中生成亚纳秒电流脉冲。
一个或多个实施例可以包括电压调节块，该电压调节块具有以快速和非耗散的方式充电谐振槽电容器的功能。
在一个或多个实施例中，流过激光二极管的电流被链接到电容器的充电电压。
一个或多个实施例可以包括可以与谐振槽激活同步的电路拓扑(有些类似于DC-DC转换器)。这是与DC-DC转换器拓扑的对比，该DC-DC转换器拓扑涉及具有在输出电流上的反馈的闭环，其具有生成与流过激光二极管的阵列(例如，垂直腔面发射激光或VCSEL二极管)的电流振幅相等的恒定电流的目的。
一个或多个实施例可以提供一个或多个以下优点：
低功率耗散，有助于小型化和效率，
谐振槽的准确充电控制，
激光器电流的准确控制，
有助于整合。
附图说明
实施例的特征和优点将从以下对其实际实现方式的详细描述中变得明显，在附图中以非限制性示例的方式示出，其中：
图1和图2是在脉冲生成器中的谐振槽中的电容器的电阻性充电的示例性电路图；
图3是脉冲生成器谐振槽中电容器非耗散充电的一般的示例性的电路图；
图4A是电容器的非耗散充电的开环实现方式的示例性的电路图；
图4B是在图4A的实现方式中可以出现的信号的可能时间行为的说明性示图；
图5A是电容器的非耗散充电的闭环实现方式的示例性的电路图；
图5B是在图5A的实现方式中可以出现的信号的可能时间行为的说明性示图；
图6A是电容器的非耗散充电的连续电流实现方式的示例性的电路图；
图6B是在图6A的实现方式中可以出现的信号的可能时间行为的说明性示图；
图7A是电容器的非耗散充电的钳位和不连续电感器电流实现方式的示例性的电路图；
图7B是在图7A的实现方式中可以出现的信号的可能时间行为的说明性示图；以及
图8是根据本描述的实施例的包括脉冲生成器电路的激光驱动器的可能集成的表示。
具体实施方式
在随后的描述中，为了能够深入理解实施例，图示了各个具体细节。可以提供实施例而不需要一个或多个特定细节，或者使用其他方法、部件、材料等。在其他情况下，不详细地示出或描述已知的结构、材料或操作，从而将不会模糊实施例的各个方面。
在本描述的框架中，对“实施例”或“一个实施例”的引用意味着指示在至少一个实施例中包含关于该实施例所描述的特定配置、结构或特征。因此，在本描述的各个点中可以表示的诸如“在实施例中”、“在一个实施例中”的短语不一定同一个实施例。此外，特别的构象、结构或特点可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合。
本文中使用的标题/参考文献仅为方便起见，并且因此不限定实施例的保护范围或程度。
贯穿附图，相同部分、元件或部件由相同附图标记指定，并且为了不增加本详细描述的负担，将不重复详细描述每个附图。
类似地，在本描述中，为了简单起见，可以使用相同的名称指示某个电路节点或线路以及出现在该节点或线路上的信号。
图1示出了脉冲生成器电路的实施例，例如意大利专利申请号102019000029132和对应的美国专利申请No.17/123,712中描述的电路。
图1图示了用作激光二极管LD的驱动器电路的脉冲生成器电路。
如图所示，脉冲生成器电路包括高压侧电子驱动开关HSD和低压侧电子驱动开关LSD。
这些开关可以是晶体管，例如场效应晶体管，有利的是GaN(氮化镓)晶体管，这是因为它们可以具有在100ps范围中的开关时间。
激光二极管LD一般是旨在被应用脉冲信号的电负载的示例。因此，如由激光二极管LD所示例的负载可以是与脉冲生成器不同的元件。
如图所示：
高压侧电子驱动开关HSD被耦合在第一节点10与第二节点12之间，
低压侧电子驱动开关LSD被耦合在第二节点12与参考节点(例如，接地GND)之间，并且
电负载被耦合到第一节点10与第二节点12之间。
在本文考虑的激光二极管LD的示例性情况下，激光二极管LD的阳极和阴极分别被耦合到第一节点10与第二节点12。
两个驱动器电路141、142被图示为耦合到开关HSD和LSD的控制电极(在场效应晶体管的情况下是栅极)。
包括串联连接的电感器Lr和电容器Cr的LC谐振槽被提供为耦合在第一节点10与参考节点GND之间。
如图所示，电感器Lr被布置在谐振槽电路的第一节点10与中间节点16中间，并且电容器Cr被布置在节点16与参考节点GND中间。
充电电阻器Rcharge被耦合到电压VCC处的经调节电压节点与谐振电路Lr、Cr中的中间节点16之间。
两个驱动器电路141、142被配置为被操作，以便交替接通(开关闭合并且导通)和关断(开关断开并且不导通)驱动开关141、142，从而施加驱动脉冲到负载(例如，以产生激光二极管LD的脉冲激光操作)如图1左手侧示意地所表示的，其中激光激活LA和谐振槽驱动RTD参照公共时间(横坐标)尺度t被例示。
例如，意大利专利申请No.102019000029132/美国专利申请No.17/123,712(已引用)公开了一种解决方案，其中驱动器电路装置141、142被配置为在开关循环的序列期间循环重复以下步骤：
针对第一时间间隔，闭合第一电子开关HSD并且断开第二电子开关LSD，其中第一节点10和第二节点12被短路，并且在LC谐振电路Lr、Cr中的电容Cr经由充电电路充电；
针对以下第二时间间隔，闭合第一电子开关HSD并且闭合第二电子开关LSD，其中第一节点10和第二节点12被短路，并且LC谐振电路Lr、Cr以谐振频率(由时间常数Tr＝2π*(Lr*Cr)1/2标识)振荡；
针对以下第三时间间隔，断开第一电子开关HSD并且闭合第二电子开关LSD，其中LC谐振电路Lr、Cr经由第一节点10和第二节点12朝向负载(这里是激光二极管LD)提供脉冲电流；以及
针对以下第四时间间隔，闭合第一电子开关HSD以及第二电子开关LSD，其中第一节点10和第二节点12被短路，并且LC谐振电路Lr、Cr以谐振频率振荡。
在如图1中所示例的电路中，由LC谐振电路Lr、Cr提供的电流以给定的最大电流值振荡，并且当由LC谐振电路Lr、Cr提供的电流达到阈值(最大)电流值时，驱动电路装置141、142可以被控制以开始第三时间间隔。
在如图1中所示例的电路中，第二时间间隔的持续时间可以在LC谐振电路Lr、Cr的谐振周期的四分之一的90％与110％之间、优选在95％与105％之间的范围中选择。
在如图1中所示例的电路中，由LC谐振电路Lr、Cr提供的电流以最大电流值振荡，并且关联的控制电路装置可以被配置以：
接收标识要被提供给两个输出端子10、12的请求电流振幅的数据；以及
根据标识请求电流振幅的数据，确定第二时间间隔的持续时间。
在如图1中所示例的电路中，当由LC谐振电路Lr、Cr提供的电流达到零时，关联的控制电路装置可以被配置为开始第一时间间隔。
应另外理解的是，本文的实施例主要考虑在脉冲生成器中谐振槽Lr、Cr的充电控制，而不是具有如先前追述的操作细节，因此不需要在此提供更详细的描述。
如图1所图示的解决方案使用谐振槽Lr，Cr以生成到电负载的(非常)快的电流脉冲，诸如激光二极管(例如，用于LIDAR应用)。
激光脉冲的电流振幅由储存在谐振槽中的能量固定。因此，激光电流脉冲振幅的准确控制涉及在谐振槽被激活时的时间，控制电容器Cr上的充电量。这进而涉及在谐振槽激活时，以精确的电压值再充电谐振槽的电容器。
因此，快速再充电在有助于以高激活频率激活激光LD的方面起作用。
快速电容器充电进而阻碍精确的电压控制。另外，高频率充电可以导致充电电路的高功率耗散。
如图1所图示的，电容器经由参考电压源VCC和电阻器Rcharge充电。
Rcharge的电阻值可以被选择为足够高以避免与谐振槽的干扰，其中Vcc/Rcharge(远)小于峰值电流Ipeak。
因此，当期望以高频率激活激光时，充电Cr可能成为关键因素：Rcharge的电阻值小有利于快速(再)充电，事实上，这与先前讨论的利用谐振槽对抗干扰相冲突。
如图2所图示的，该问题可以被解决，其中与图1相关的已讨论的部分、元件或部件通过相同的参考符号指定。
如图2所图示的，电容器Cr利用“换向”电阻器Rcharge充电，因此在不干扰谐振槽的情况下，可以利用较小的Rcharge值获得快速充电Cr。
如图2所示，充电开关CS(这也可以是诸如场效应晶体管的晶体管)被布置在VCC与Rcharge之间。开关CS可以由耦合到开关CSl的控制电极(在场效应晶体管的情况下是栅极)的相应的驱动器电路143控制(即，使其交替导通和不导通)。
如图2左手侧示意图所表示的，驱动器143可以与驱动器141和142以同步方式致动，其中Cr的充电过程CRC的定时参照公共时间(横坐标)尺度t连同激光激活LA和谐振槽驱动RTD被示例。
图2的解决方案可以是有利的，因为Rcharge的低值有助于Cr的快速充电(例如，1/(Rcharge*Cr)可以小于3*激光脉冲频率。
另外，当开关CS关断时，Rcharge对谐振电路不具有影响。
因此，图2中所图示的解决方案针对100kHz范围内的激光脉冲频率可以是足够的。
另外，可以注意的是，如果凭借图2的解决方案对Cr电阻性充电，则开关CS和Rcharge中耗散的能量本质上与电容器充电所涉及的能量相同，这等于谐振槽激活期间损失的能量。这导致损失的能量等于开关CS中耗散的能量和谐振槽中损失的能量。
开关中的功率耗散等于这些损失的能量乘以谐振槽激活频率(或激光脉冲的频率)。
如果设想激光激活频率在500kHz的范围内，开关CS中的功率耗散可以高达数瓦，在激光驱动器系统中的功率耗散基本上加倍。
应注意的是，针对各种原因，高功率耗散可能是不被期望的：
适当的冷却可以涉及大的散热器，其中实现激光驱动器与散热器的良好热耦合表示关键点，
归因于高功率耗散浓度，激光驱动器可能难以小型化。
由于激光驱动器的总功率耗散可能加倍(谐振槽中能量耗散的两倍)，效率可能是低的。
针对非常高的激光频率(例如500kHz)，功率耗散可能会变得过分地高。
一个或多个实施例可以沿着如图3中的一般术语所图示的Cr的非耗散性充电解决方案的思路解决前文讨论的问题。
在图3中(以及在以下的图中)，已经结合图1和图2讨论的部分、元件或部件的相同部分、元件或部件通过相同的参考符号指定，并且为了简洁，将不重复对应的详细描述。
要注意的是，本文的实施例主要考虑在脉冲生成器中谐振槽Lr、Cr的充电控制，而不是电路操作的其他细节(断开/闭合开关HSD和LSD)：针对本文的目的，可以保持这种电路操作与循环操作相对应，包括后续的第一时间间隔、第二时间间隔、第三时间间隔和第四时间间隔，如结合图1前文所追述的。
简而言之，如图3中大体上示例的电路可以包括第一电子开关HSD和第二电子开关LSD的驱动电路装置(141、142–另见图8中的14)，被配置为在开关循环序列期间循环重复：
充电时间间隔(见先前与图1结合追述的第一时间间隔)，其中第一电子开关HSD被闭合并且第二电子开关LSD被断开，并且LC谐振电路Lr、Cr中的电容Cr经由充电电路100充电；
脉冲生成时间间隔(跟随充电时间间隔–见先前与图1结合追述的第三时间间隔)，其中第一电子开关HSD被断开并且第二电子开关LSD被闭合，并且LC谐振电路Lr、Cr经由第一节点10和第二节点12朝向负载(这里是激光二极管LD)提供脉冲电流。
振荡时间间隔(见先前与图1结合追述的第二时间间隔和第四时间间隔)与充电时间间隔和脉冲生成时间间隔交错；在振荡时间间隔中，第一电子开关HSD和第二电子开关LSD两者被闭合，并且LC谐振电路Lr、Cr以谐振频率振荡。
在图3中大体上图示的解决方案中，谐振槽中的电容器Cr使用开关电路100充电，该开关电路100出于以最小的功率耗散再充电电容器Cr的目的，可以本质上类似于在节点VCC与节点16之间耦合的DC-DC转换器。
针对DC-DC转换器的参考指示出，本领域技术人员可以将已知的任何DC-DC转换器拓扑(降压、升压、降压-升压、谐振，仅通过数个示例提及)作为电路100的模型，另外，可以理解的是，电路100体现了可以与谐振槽激活同步的特定拓扑。
在该方面，应注意的是，尽管肯定是有利的，同步操作(即，使PWM信号与谐振槽激活频率同步)不是强制性的；另外，开关频率可以与谐振槽频率激活不同。事实上，针对Cr生成与谐振槽激活频率不同的(例如，更高)频率的充电电流是可能的，因为这不涉及与谐振槽的同步。
针对本文的目的，可以本质上注意到在图3的电路中的驱动电路装置(141，142-另见图8中的14)被配置为作用于第一电子开关HSD和第二电子开关LSD上，以便重复包括充电时间间隔的开关循环(见先前与图1结合追述的第一时间间隔)，其中第一电子开关HSD被闭合并且第二电子开关LSD被断开，LC谐振电路Lr、Cr中的电容Cr利用能够与电容器谐振的电感器(L Charge)充电。
如本文所考虑的方式适合于根据不同的选项被实施。这些不同的选项可以与谐振槽激活同步，以便有利于与谐振槽协调(理论上，在谐振槽被激活的精确时刻)达到电容器Cr上的充电电压V Cr的期望的值。
以下将讨论各种这样的选项：
在开环中的Cr的非耗散充电控制(图4和图4A)；
在闭环中的Cr的非耗散充电控制(图5和图5A)；
具有连续电流的Cr的非耗散充电控制(图6和图6A)；
具有钳位和不连续电感器电流的Cr的非耗散充电控制(图7和图7A)；
首先转向在开环中Cr的非耗散充电控制，图4图示了包括H(半)桥的充电开关电路102，该H(半)桥包括第一电子开关102a和第二电子开关102b(如所述的，这些可以是诸如场效应晶体管的晶体管，例如，像GaN晶体管)。
开关102a、102b被交替驱动接通和关断(在场效应晶体管的情况下，见耦合到控制电极(开关102b的栅极)的转换器102c)，以利用方波电压Vswitch驱动电感器(L Charge)，该电感器被耦合在桥的中间点106与电容器Cr之间。
如所图示的，通过将Cr的充电电压(即V Cr)与以本身已知的方式生成的阈值电压相比较(在图4所图示的情况下为固定阈值108)，比较器104可以产生(PWM调制的)方波电压以驱动开关电路102，以使PWM信号与谐振槽激活同步。
L Charge的值可以被选择，以使通过电感器L Charge的平均电流Icharge大于0，其中纹波小于平均值，从而在连续模式下获取电流控制。
这样，电容器Cr利用电流Icharge充电，其中Icharge的值(并且因此Cr的充电速度)是阈值电压108的函数。由于谐振槽激活频率是恒定的，因此在谐振槽被激活时(即，Cr充电电压)的时刻处的V Cr的值将是(固定)电压阈值108的函数。
图4B的示图，参照共同的横坐标时间尺度，图示了可能的时间行为：
跨Cr的电压V Cr，参照阈值108和期望的充电电压Cr CV(上方示图)绘制，以及
充电电流Icharge，参照Vswitch(下方示图，其中谐振槽激活在RTA处被证实)的接通-关断循环绘制。
可以注意的是，在启动后的数个循环后，充电开关102与谐振槽激活同步，并且在槽激活时V Cr的值保持基本上稳定。
在如图4中所图示的布置中，可以设计关断阈值和部件值，以便在点燃激活时具有等于VCC的谐振器电压。
在如图4A中所图示的布置中，充电电感器L Charge在连续导通模式下工作。
例如，充电电感器中的峰值电流可以是1.6A，其中平均值为1.3A，这对于在前文讨论的应用中再充电谐振器Lr、Cr是足够的。
这些当然仅是示例性的值，在不限制实施例意图的情况下提及。
图5A和图5B参照闭环配置中Cr的非耗散充电控制。
图5A的电路基本上与图4A的电路相同，除了具有为了经由比较器104限定Cr充电电压的值而引入了可变阈值108’。
可变阈值108’可以被生成(以本身已知的方式)使得，其被链接到(闭环)反馈参数，通常指示为FB。例如，这些反馈参数可以包括V Cr本身或与V Cr链接的参数，例如-通过示例的方式-在谐振槽中的电流和/或由激光二极管发射的功率。
可变阈值如108’有助于Vcr的连续调节和/或限定校准程序。
图5B的示图，参照共同的横坐标时间尺度，图示了可能的时间行为：
跨Cr的电压V Cr，参照阈值108’和期望的充电电压Cr CV(上方示图)绘制，以及
充电电流Icharge，参照Vswitch(下方示图，其中谐振槽激活在RTA处被证实)的接通-关断循环绘制。
在如图5A中所图示的布置中，闭环调节关断阈值，以使在点燃激活时谐振器电压等于VCC。
在如图5A中所图示的布置中，充电电感器L Charge再次以连续导通模式工作。
这里再一次地，再充电电感器中的峰值电流可以是1.6A，其中平均值为1.3A。如所述，对于在前文中所述的应用中的再充电谐振器Lr、Cr是足够的。
同样，这些仅是示例性的值，在不限制实施例意图的情况下提及。
图6A和图6B指的是在仅使用耦合到VCC与Cr之间的充电电感器(即，L Charge)的电路配置中具有连续电流的Cr的非耗散充电控制。
电感器L Charge与电容器Cr谐振，其中由谐振槽的激活生成振荡。
在如图6A中所图示的电路中，可以选择电感器L Charge的电感值，以便使包括LCharge和Cr的LC谐振器的谐振频率(远)低于谐振槽激活频率。这样，在电感器中的电流将再次以连续模式流动。
对电感器L Charge的电感值的这种选择对于本文所图示的其他实现方式也可以是有利的。
图6A的示图参照共同的横坐标时间尺度，图示了可能的时间行为：
跨Cr的电压V Cr，参照电压VCC(上方示图)绘制，以及
充电电流Icharge(下方示图，其中谐振槽激活在RTA处被证实)。
图6A示出，在数个谐振槽激活循环后，V Cr的值在谐振槽激活的时刻处达到稳定值。
在如图6A中所图示的配置中，VCC＝6V的值可以导致在点燃激活时谐振器电压等于11V。
另外，在这种情况下，再充电电感器在连续导通模式下工作，其中峰值电流和平均电流的可能值分别等于1.66和1.58，同样适当充电谐振器。
再一次，这些附图仅是示例性的值，在不限制实施例意图的情况下提及。
图7A和图7B指的是具有钳位和不连续电感器电流的Cr非耗散充电控制。
通过与图2的直接比较，在如图7A中所图示的解决方案中，充电电感器L Charge由充电开关CS(它可以是，例如，H(半)桥或电子开关与再循环二极管D1的组合)控制充电。
如图7A中b所图示的，钳位二极管D2被连接在电容器Cr与调节电压VCC之间。
钳位二极管D2有助于把多余能量恢复到参考电压。
当开关CS关断(非导电)时，二极管D1有助于与电感器L Charge中的电流(再)循环。
在如图7A中所图示的解决方案中，充电电感器L Charge的值可以这样确定：由LCharge和Cr标识的谐振频率大约是对应于电容器的期望充电时间的频率的4倍(即，充电电压在谐振频率的1/4处达到期望的峰值)。
这有助于在基本上1/4谐振周期的时间中充电电容器Cr(充电时间应被期望地低于或等于谐振槽的激活频率)。
例如，Vcr的值可以达到Vcro+2x(VCC-Vcro)，其中Vcro是当充电开关CS被激活时Vcr的值。
当使用小于Vcro+2x(VCC-Vcro)的经调节钳位电压时，Vcr的充电值将达到经调节值并且由该值钳位。
图7B的示图参照共同的横坐标时间尺度，图示了可能的时间行为：
跨Cr的电压V Cr，参照钳位电压CV(上方示图)绘制，以及
充电电流Icharge，参照Vswitch(下方示图，其中谐振槽激活在RTA处被证实)的接通-关断循环绘制。
如图7A中所图示的解决方案有助于在一个周期内设置VCr的值。
因此，该解决方案可以有利地与其中不以恒定频率执行激光激活的布置结合使用。
图8是图示了先前讨论的(图6的解决方案是为了简单表示)，例如，在用于汽车的LIDAR系统中的，可能的电路集成。
在图8中，附图标记14指示高压侧和低压侧驱动开关HSD和LSD整体，与先前被称为141、142的驱动器电路以及配置为在输入节点INH与INL之间接收(差分)输入信号的相关控制器电路装置集成在一起。这种集成组件可以由电源电压VCC供电。
意大利专利申请No.102019000029132/美国专利申请No.17/123,712(已重复引用)公开了一种包括例如Lr、Cr的谐振槽和两个开关的布置。当两个开关接通(导电)时，谐振槽将存储在Cr中的能量与存储在Lr中的能量交换。当Vcr＝0时，Lr中的能量和电流达到最大值。当HSD开关(与负载并联-此处为二极管LD)关断时，在Lr中流动的电流将流入负载，并且开关速度(di/dt)将取决于相关的换向回路中的电感。
该拓扑结构允许具有非常低的电感，这是因为包括(仅)开关和负载的换向回路可以非常短，并且相关的杂散电感可以减少到100pH范围以下。
图8图示了，如本文所公开的解决方案进一步有助于在高压侧驱动开关HSD与激光二极管LD之间具有“短的”换向回路(封闭在虚线中)和“长的”谐振回路Lr、Cr，其中LCharge被耦合到谐振槽与经调节电压VCCreg之间。
与如图1和图2中所示例的电阻性解决方案比较，如本文所示例的感应性充电电路装置被发现能将谐振槽电容器Cr的再充电涉及的功率耗散减少10倍以上，同时保留实现峰值电流IPeak值的可能性，该峰值电流IPeak是VCCreg*(Cr/Lr)1/2的函数，并且谐振槽的振荡时间常数Tr由2π*(Lr*Cr)1/2给出。
事实上，对应的集成电路(IC)可以包括谐振槽的控制、带有激光激活，连同充电控制。这有助于控制激光中电流的振幅。
在常规的拓扑结构中，归因于难以实现1ns响应时间的可靠电流感测，测量激光中的电流基本不可行。
本文预期的IC可以i)在2MHz(Tr＝500ns)的频率范围内测量谐振槽中的电流，并且基于该测量，ii)生成反馈信号以控制V Cr，该V Cr链接到电感器Lr中电流ILr的最大值(电流是负载LD不能超过ILr)。
如本文所示例的感应性充电电路装置可以有助于L Charge和Cr谐振的控制以及Cr的良好控制的充电电压。
依靠谐振，控制电压可以被提供为高于或低于电源电压，其中电路运行降压升压转换器。
L Charge的连续电流操作可以有助于减少充电开关中的峰值电流，以使这种充电开关可以容易地被集成在IC中，进而有助于将Cr充电控制电路装置集成在激光驱动器IC中。
例如，如本文所示例的电路装置可以有助于4通道激光驱动器和PCB布局的集成氮化镓(GaN)晶体管的紧凑实现方式。
如本文所示例的脉冲生成器电路可以包括：
第一节点(例如，10)和第二节点(例如，12)，被配置为将脉冲信号施加到耦合在它们之间的电负载(例如，LD)；
第一电子开关(例如，HSD)，被耦合在第一节点与第二节点之间；
第二电子开关(例如，LSD)，被耦合在第二节点与参考节点(例如，GND)之间；
LC谐振电路(例如，Lr、Cr)，包括串联连接的电感(例如，Lr)和电容(例如，Cr)，其间具有中间节点(例如，16)，LC谐振电路被耦合在第一节点与参考节点之间；
充电电路装置(例如，100)，被耦合在电源节点(例如，VCC)与在LC谐振电路中的中间节点之间。
第一电子开关和第二电子开关的驱动电路装置(例如，14、141、142)，驱动电路装置被配置为在包括充电时间间隔的开关循环序列中重复开关循环，在充电时间间隔中第一电子开关闭合并且第二电子开关断开，并且在LC谐振电路中的电容经由充电电路装置充电，
其中，充电电路装置包括在电源节点与LC谐振电路中的中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感(例如，L Charge)。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，充电电路装置可以(仅)由电源节点与LC谐振电路中的中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感组成。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，
第一电子开关和第二电子开关的驱动电路装置可以被配置为以激活频率激活LC谐振电路，
LC谐振电路中的另一个电感和电容可以以低于LC谐振电路的激活频率的谐振谐振。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，充电电路装置可以包括：
比较器(例如，104)，被配置为执行LC谐振电路中电容的充电电压(例如，V Cr)与充电阈值(例如，108，108’)的比较，以及
充电开关(例如，102)，被布置在电源节点与另一个电感中间的电流流动线路中，根据比较器处的比较结果，充电开关可激活以将另一个电感耦合到电源节点。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，充电阈值可以包括可变阈值(例如，108’)。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，可变阈值可以根据LC谐振电路中电容的充电电压或与其链接的参数可变。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，充电电路装置可以包括：
充电开关(例如，102)，被布置在电源节点(例如，VCCreg)与另一个电感中间的电流流动线路中，充电开关(例如，143)能够可控制地激活以将另一个电感耦合到电源节点，
钳位二极管(例如，D2)，被连接在电源节点与LC谐振电路中的中间节点(例如，16)之间。
在如本文所示例的脉冲生成器电路中，在LC谐振电路中的电感(例如，Lr)和电容(例如，Cr)可以被分别地耦合到：
第一节点与中间节点之间，以及
中间节点与参考节点之间。
如本文所示例的脉冲操作系统(即，被配置用于脉冲操作的系统)，可以包括：
如本文所示例的脉冲生成器电路，以及
电负载(例如，LD)，被耦合到第一节点与第二节点中间。
在如本文所示例的脉冲操作系统中，电负载可以包括一个或多个激光二极管(例如，LD)。
操作如本文所示例的脉冲生成器电路或如本文所示例的脉冲操作系统的方法可以包括在开关循环序列期间循环驱动第一电子开关和第二电子开关：
充电时间间隔，其中第一电子开关被闭合并且第二电子开关被断开，并且LC谐振电路中的电容经由充电电路充电。
脉冲生成时间间隔，其中第一电子开关被断开并且第二电子开关被闭合，并且LC谐振电路经由第一节点和第二节点向电负载提供脉冲电流。
振荡时间间隔与充电时间间隔和脉冲生成时间间隔交错；其中在振荡时间间隔中，第一电子开关和第二电子开关两者被闭合，并且LC谐振电路以谐振频率振荡。
在不损害基本原理的情况下，构造和实施例的细节可以相对于本文纯粹通过示例所描述和说明的内容有很大的不同，而不因此脱离实施例的范围。
保护程度由所附权利要求确定。

Claims (22)

1.一种脉冲生成器电路，包括：
第一节点和第二节点，被配置为将脉冲信号施加到耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的电负载；
第一电子开关，被耦合在所述第一节点与所述第二节点之间；
第二电子开关，被耦合在所述第二节点与参考节点之间；
LC谐振电路，包括串联连接的电感和电容，在所述电感和所述电容之间具有中间节点，所述LC谐振电路被耦合在所述第一节点与所述参考节点之间；
充电电路装置，包括在电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感；以及
所述第一电子开关和所述第二电子开关的驱动电路装置，所述驱动电路装置被配置为重复开关循环序列中的开关循环，所述开关循环序列包括：
充电时间间隔，其中所述第一电子开关被闭合，并且所述第二电子开关被断开，并且在所述LC谐振电路中的所述电容经由所述充电电路充电。
2.根据权利要求1所述的脉冲生成器电路，其中所述充电电路装置由在所述电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间的所述电流流动线路中的所述另一个电感组成。
3.根据权利要求1所述的脉冲生成器电路，其中所述开关循环序列还包括：
脉冲生成时间间隔，其中经由所述第一节点和所述第二节点向所述电负载提供脉冲电流，以及
振荡时间间隔，与所述充电时间间隔以及所述脉冲生成时间间隔交错，其中所述LC谐振电路以谐振频率振荡。
4.根据权利要求3所述的脉冲生成器电路，其中所述驱动电路装置被配置为在所述振荡时间间隔期间，以高于所述谐振频率的激活频率激活所述LC谐振电路。
5.根据权利要求1所述的脉冲生成器电路，其中所述充电电路装置包括：
比较器，被配置为执行所述LC谐振电路中的所述电容的充电电压与充电阈值的比较；以及
充电开关，被布置在所述电源节点与所述另一个电感中间的所述电流流动线路中，所述充电开关根据在所述比较器处的所述比较的结果可激活，以将所述另一个电感耦合到所述电源节点。
6.根据权利要求5所述的脉冲生成器电路，其中所述充电阈值包括可变阈值。
7.根据权利要求6所述的脉冲生成器电路，其中所述可变阈值根据所述LC谐振电路中的所述电容的所述充电电压或与所述充电电压关联的参数可变。
8.根据权利要求1所述的脉冲生成器电路，其中所述充电电路装置包括：
充电开关，被布置在所述电源节点与所述另一个电感中间的所述电流流动线路中，所述充电开关可控制地可激活，以将所述另一个电感耦合到所述电源节点；以及
钳位二极管，被连接在所述电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间。
9.根据权利要求1所述的脉冲生成器电路，其中：
所述LC谐振电路中的所述电感被耦合在所述第一节点与所述中间节点之间；以及
所述LC谐振电路中的所述电容被耦合在所述中间节点与所述参考节点之间。
10.一种脉冲操作系统，包括：
脉冲生成器电路，包括：
第一节点和第二节点，被配置为提供脉冲信号；
第一电子开关，被耦合在所述第一节点与所述第二节点之间；
第二电子开关，被耦合在所述第二节点与参考节点之间；
LC谐振电路，包括串联连接的电感和电容，在所述电感和所述电容之间具有中间节点，所述LC谐振电路被耦合在所述第一节点与所述参考节点之间；
充电电路装置，包括在电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感；以及
所述第一电子开关和所述第二电子开关的驱动电路装置，所述驱动电路装置被配置为重复开关循环序列中的开关循环，所述开关循环序列包括：
充电时间间隔，其中所述第一电子开关被闭合，并且所述第二电子开关被断开，并且在所述LC谐振电路中的所述电容经由所述充电电路充电；以及
电负载，被耦合在所述第一节点与所述第二节点中间。
11.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中所述电负载包括至少一个激光二极管。
12.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中所述充电电路装置由在所述电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间的所述电流流动线路中的所述另一个电感组成。
13.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中所述开关循环序列还包括：
脉冲生成时间间隔，其中经由所述第一节点和所述第二节点向所述电负载提供脉冲电流，以及
振荡时间间隔，与所述充电时间间隔以及所述脉冲生成时间间隔交错，其中所述LC谐振电路以谐振频率振荡。
14.根据权利要求13所述的脉冲操作系统，其中所述驱动电路装置被配置为以高于所述LC谐振电路的所述谐振频率的激活频率激活所述LC谐振电路。
15.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中所述充电电路装置包括：
比较器，被配置为执行所述LC谐振电路中的所述电容的充电电压与充电阈值的比较；以及
充电开关，被布置在所述电源节点与所述另一个电感中间的所述电流流动线路中，所述充电开关根据在所述比较器处的所述比较的结果可激活，以将所述另一个电感耦合到所述电源节点。
16.根据权利要求15所述的脉冲操作系统，其中所述充电阈值包括可变阈值。
17.根据权利要求16所述的脉冲操作系统，其中所述可变阈值根据所述LC谐振电路中的所述电容的所述充电电压或与所述充电电压关联的参数可变。
18.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中所述充电电路装置包括：
充电开关，被布置在所述电源节点与所述另一个电感中间的所述电流流动线路中，所述充电开关可控制地可激活，以将所述另一个电感耦合到所述电源节点；以及
钳位二极管，被连接在所述电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间。
19.根据权利要求10所述的脉冲操作系统，其中：
所述LC谐振电路中的所述电感被耦合在所述第一节点与所述中间节点之间；以及
所述LC谐振电路中的所述电容被耦合在所述中间节点与所述参考节点之间。
20.一种操作脉冲生成器电路的方法，所述脉冲生成器电路包括：第一节点和第二节点；耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的第一电子开关；耦合在所述第二节点与参考节点之间的第二电子开关；LC谐振电路，所述LC谐振电路包括串联连接的电感和电容，在所述电感和所述电容之间具有中间节点，所述LC谐振电路被耦合在所述第一节点与所述参考节点之间；以及充电电路装置，所述充电电路装置包括在电源节点与所述LC谐振电路中的所述中间节点之间的电流流动线路中的另一个电感，所述方法包括在开关循环序列期间循环重复：
在充电时间间隔期间，闭合所述第一电子开关，并且断开所述第二电子开关，从而经由所述充电电路对所述LC谐振电路中的所述电容充电；
在脉冲生成时间间隔期间，断开所述第一电子开关，并且闭合所述第二电子开关，从而通过所述LC谐振电路经由所述第一节点和所述第二节点向电负载提供脉冲电流；以及
在与所述充电时间间隔以及所述脉冲生成时间间隔交错的振荡时间间隔期间，闭合所述第一电子开关以及所述第二电子开关，从而使所述LC谐振电路以谐振频率振荡。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：在所述振荡时间间隔期间，以高于所述谐振频率的激活频率激活所述LC谐振电路。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括：
比较所述LC谐振电路中的所述电容的充电电压与充电阈值；以及
根据所述比较的结果，激活布置在所述电源节点与所述另一个电感中间的所述电流流动线路中的充电开关，以将所述另一个电感耦合到所述电源节点。
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