CN114089313A - 用于激光雷达的发光装置的驱动装置和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于激光雷达的发光装置的驱动装置以及包含该驱动装置的激光雷达。该驱动装置包括：驱动控制模块，其与电源连接，被配置为接收输入的脉冲信号和数字控制信号，并且输出控制电平信号；其中，所述数字控制信号用于调节所述驱动控制模块输出的控制电平信号的大小，并且所述脉冲信号用于控制所述驱动控制模块是否输出所述驱动电平信号；以及驱动模块，其与所述驱动控制模块以及电源连接，用于基于所述驱动电平信号向所述激光雷达的发光装置提供驱动电流，以驱动所述发光装置发光。本发明的方案不仅降低了驱动电路的直流功耗，还解决了发光装置发出的多个脉冲光信号不一致的问题。

Description

用于激光雷达的发光装置的驱动装置和激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，更具体地，涉及一种用于激光雷达的发光装置的驱动装置和包含该驱动装置的激光雷达。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，自动驾驶、V2R、扫地机器人、物流小车、无人送餐等应用场景逐渐成熟，激光雷达作为一种重要的立体成像感应装置，成为这些应用方向得以实施落地的基本条件。图1示出了一种示例性激光雷达1的工作原理的示意图。如图1中所示，激光雷达1为多线束(如40线、64线及128线，图1中示出了40线)激光雷达，其可以沿着图1中的竖直方向(平行于转轴的方向)发射L1、L2、…、L39、L40 共40线激光束。这些激光束由位于激光雷达1内部的一个包含多个发光装置LD1、LD2、…、LD39、LD40的光源发出。通过设置多个发光装置的相对排布可以选择每个线束的垂直角度，进而达到预期的垂直角度分辨率。例如，对于每一个线束的垂直角度分辨率均相同的激光雷达，可以采用如图1中所示的多个发光装置均匀分布的发光装置。在另一些情况下，有的机械雷达的中间线束的垂直角度分辨率相对两侧更加密集，因此可以采用多个发光装置中位于中间部分的发光装置比两端的发光装置排列更密集的光源(图中未示出)。当然，实际多线雷达中，多个发光装置的排列方式并不局限于如图1中所示的排列为一列，而是可以排列为多列。

每个发光装置发出的激光束对应着激光雷达1的一个通道，用于对周围环境进行探测。在探测过程中，激光雷达1可沿着其竖直轴线旋转，在旋转过程中，各个发光装置LD1、LD2、…、LD39、LD40还可以根据一定的时间间隔依次通过各个通道发射激光束L1、L2、…、L39、L40并进行探测，从而完成一次垂直视场上的线扫描。激光雷达1的接收器可以接收各个发光装置发射的激光束遇到障碍物之后反射回来的回波，并且通过计算激光束的往返飞行时间来探测障碍物的距离和方位，从而形成点云数据。之后，激光雷达1在水平视场方向上间隔一定角度(例如对于旋转频率是 10HZ的雷达来说是0.1度，对于旋转频率是20HZ的雷达来说是0.2度) 进行下一次激光束的发射和接收。取决于雷达的工作原理，激光束的收发顺序可以不同，例如可以是轮巡收发(即一线一线进行，或者部分多线并行)，也可以是多个线束同时收发。

在激光雷达1的整个旋转过程中可以进行多次探测来形成障碍物的完整点云数据，从而感知周围环境的状况。例如，如图1所示的40线激光雷达1旋转一圈(360度)进行扫描检测，可形成一帧点云数据。激光雷达1 连续地进行旋转扫描检测，就可以形成多帧点云数据。另外，由于激光雷达的应用场景中可能存在多个激光雷达并存的情况，必然存在串扰问题，为了避免串扰，激光雷达可以通过每个激光器发射多脉冲来加以缓解。

从激光雷达的上述工作原理可以看出，激光雷达的发光装置是整个激光雷达的重要组成部分。为了实现更高测距精度、更远探测距离、更高扫描速率，需要发光装置能够产生前沿快、峰值功率高、脉宽窄的激光脉冲信号。激光脉冲信号的前沿快，时间误差小，则等效距离误差小，峰值功率高，能量衰减到0的距离越长，脉宽窄，相同时间间隔内，可以连续发射多个脉冲。由于当前的发光器件本身的性能一般足够优良，完全能够满足前沿快、功率高、脉宽窄的要求，因此发光装置的驱动电路的性能成为雷达的脉冲信号质量的最重要决定因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于激光雷达的发光装置的驱动装置以及包含该驱动装置的激光雷达，其不仅降低了驱动电路的直流功耗，还解决了发光装置发出的多个脉冲光信号不一致的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于激光雷达的发光装置的驱动装置。该驱动装置包括：驱动控制模块，其与电源连接，被配置为接收输入的脉冲信号和数字控制信号，并且输出驱动电平信号；其中，该数字控制信号用于调节该驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小，并且该脉冲信号用于控制该驱动控制模块是否输出该驱动电平信号；以及驱动模块，其与该驱动控制模块以及电源连接，用于基于该驱动电平信号向该激光雷达的发光装置提供驱动电流，以驱动该发光装置发光。

在一种实施例中，该驱动控制模块包括彼此相对并联的多个可选通模块和与该多个可选通模块串联的开关模块，其中该多个可选通模块，适于接收该数字控制信号，以控制每个可选通模块的选通或关断，从而控制该驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小；该开关模块，适于接收该脉冲信号，根据该脉冲信号确定是否导通该电源、该开关模块、该可选通模块与地的通路，且在导通时将该驱动电平信号提供给该驱动模块。

在一种实施例中，该多个可选通模块中的每个可选通模块包括：选通器和第一晶体管，其中该选通器的输入端与一个高电平和一个低电平相连，并且其输出端与该第一晶体管的控制极相连，该选通器被配置为在该数字控制信号中的对应位的控制下，将该高电平或该低电平输入给该第一晶体管的控制极；该第一晶体管的控制极与该选通器相连，该第一晶体管的第一极接地，该第一晶体管的第二极连接至该开关模块；该第一晶体管适于在接收到来自该选通器的高电平输入时导通该开关模块至地的通路，在接收到来自该选通器的低电平输入时断开该开关模块至地的通路。

在一种实施例中，该驱动控制模块还包括电平移位器，该开关模块包括第二晶体管，该第二晶体管的控制极接收该脉冲信号；该电平移位器适于提供压降；该第二晶体管的第一极与该多个可选通模块相连；该第二晶体管的第二极与该驱动模块相连，适于根据该脉冲信号确定是否选通该第二晶体管，且在该第二晶体管选通时，导通该电源-电平移位器-该开关模块-该可选通模块与地的通路，以提供该驱动电平信号给该驱动模块。

在一种实施例中，该驱动控制模块包括并联的多个可选通模块、与该多个可选通模块串联的开关模块及电平移位器，其中该电平移位器适于提供压降；该多个可选通模块适于接收该数字控制信号和该脉冲信号以控制每个可选通模块的选通或关断，从而控制该驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小，并且其中该开关模块适于接收该脉冲信号，根据该脉冲信号确定是否导通该电源-该电平移位器-该开关模块-该可选通模块与地的通路，且在导通时将该驱动电平信号提供给该驱动模块。

在一种实施例中，该多个可选通模块中的每个可选通模块包括：选通器和第一晶体管，其中该选通器的输入端与该脉冲信号和一个低电平相连，并且其输出端与该第一晶体管的控制极相连，该选通器被配置为在该数字控制信号中的对应位的控制下确定是否将该脉冲信号输入给该第一晶体管的控制极；该第一晶体管的控制极与该选通器相连，该第一晶体管的第一极接地，该第一晶体管的第二极连接至该开关模块；该第一晶体管适于在接收到来自该选通器的脉冲信号的高电平输入时导通该开关模块至地的通路，在接收到来自该选通器的低电平输入时断开该开关模块至地的通路。

在一种实施例中，该开关模块包括第二晶体管，该第二晶体管的控制极接收由该脉冲信号选通的高电平或低电平；该第二晶体管的第一极与该多个可选通模块相连；该第二晶体管的第二极与该驱动模块相连，适于根据该脉冲信号确定是否选通该第二晶体管，且在该第二晶体管选通时，导通该电源-该电平移位器-该开关模块-该可选通模块与地的通路，以提供该驱动电平信号给该驱动模块。

在一种实施例中，该第一晶体管和该第二晶体管是NMOS管，并且该第一晶体管和该第二晶体管的控制极指示栅极，第一极指示源极，第二极指示漏极。

在一种实施例中，所述驱动控制模块包括稳压模块、反相器、开关模块及电平移位器，其中：该电平移位器，适于提供压降；该稳压模块适于接收数字控制信号，用于稳定该脉冲信号的峰值；该反相器，适于在该脉冲信号足以导通该开关模块时，反相该数字控制信号；该开关模块适于接收该脉冲信号，根据该脉冲信号以及经反相后的该数字控制信号确定是否导通该电源-该电平移位器-该开关模块与地的通路，且在导通时将该驱动电平信号提供给该驱动模块。

在一种实施例中，该驱动模块包括电平移位器和第三晶体管，其中该第三晶体管的控制极与该驱动控制模块连接，该第三晶体管的第一极与该电源连接，该第三晶体管的第二极与该发光装置的阳极连接，适于在所述驱动电平信号控制下开闭。

在一种实施例中，该电平移位器包括第一电阻，该第一电阻的一端连接在该第三晶体管的控制极，另一端与该电源连接，以配合驱动控制模块的其他组件对该第三晶体管的控制极提供驱动电平信号。

在一种实施例中，该第三晶体管是PMOS管，并且该第三晶体管的控制极指示栅极，第一极指示源极，第二极指示漏极，或者，该第三晶体管是NMOS 管，并且该第三晶体管的控制极指示栅极，第一极指示漏极，第二极指示源极。

在一种实施例中，该电平移位器还包括与该第三晶体管并联的至少一个第一二极管，该第一二极管的阳极与该电源相连，阴极与该驱动控制模块相连；和/或该电平移位器还包括与该第三晶体管并联的至少一个第二二极管，并且该第二二极管的阴极与该电源相连，阳极与该驱动控制模块相连。

根据本发明的另一个方面，提供了一种激光雷达。该激光雷达包括：多个如上所述的驱动装置；以及多个发光装置；该多个发光装置阴极相连；每个驱动装置的一端连接电源，另一端连接该发光装置的阳极。

在一种实施例中，该激光雷达还包括控制单元，与该驱动控制模块连接，适于根据测距需求，产生该脉冲信号和该数字控制信号，从而依次轮巡选通该多个发光装置发光。

在一种实施例中，该发光装置包括边缘发射激光器(EEL)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

附图说明

图1示出了一种示例性激光雷达的工作原理的示意图；

图2示出了一种可用于激光雷达发光装置的窄脉宽驱动电路的示意图；

图3A和3B分别示出了另一种可用于激光雷达发光装置的驱动电路的功能模块图和实例电路图；

图4示出了根据本发明的实施例的一种激光雷达的结构示意图；

图5A示出了根据本发明实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置的结构示意图；

图5B示出了根据本发明一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置的功能模块图；

图5C示出了图5B所示的驱动装置的一种实例电路图；

图5D和图5E分别示出了激光雷达的激光器发射双脉冲和三脉冲时的脉冲时序图；

图5F示出了当前的激光雷达的发光装置发射四脉冲时的峰值差值的仿真示意图；

图6示出了根据本发明一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置的功能模块图；

图7A示出了图6所示的驱动装置的一种实例电路图；

图7B示出了图7A所示的实例电路图的一种变形；

图8示出了根据本发明另一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置的功能模块图；

图9A示出了图8所示的驱动装置的一种实例电路图；

图9B示出了图9A所示的实例电路图的一种变形；

图10示出了图7A所示的实施例的关键点的电压波形图；

图11示出了图7A所示的实施例中的第三晶体管的源极-栅极电压和发光装置的驱动电流的波形图；

图12示出了本申请中的发光装置发射四脉冲时的发光装置的驱动电流和第三晶体管的栅极电压的波形图；

图13示出了图7A所示的实施例中改变数字控制信号时第三晶体管的漏极输出电压的波形图；以及

图14示出了图7A所示的实施例中的电流流向图。

在各个附图中，相同或相似的标号指示相同或相对应的元素。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一些实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一些实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

图2示出了一种可用于激光雷达发光装置的窄脉宽驱动电路的示意图。如图2中所示，该驱动电路包括一个功率场效应管(Power FET)，脉冲驱动信号Vin经由栅极驱动器输入Power FET的栅极，Power FET的源极接地，漏极与激光器LD相连。可以通过控制驱动电路的脉冲驱动信号Vin 的脉宽或电源电压HV来改变流过激光器LD的电流，从而改变发光能量值。具体地，每个脉冲驱动信号Vin的脉宽对应于激光器LD的发光时长，当脉冲驱动信号Vin从低电平变为高电平时，Power FET可导通从而在电容 C_HV、激光器LD、Power FET及地(GND)之间形成放电通路，激光器LD 开始发光。

脉冲驱动信号Vin的脉宽变宽会限制激光器发出的相邻多脉冲之间的间隔，增加测量的死区时间(表征无法测量且得到点云数据的时间)，无法实现较高的重复频率。发光的能量等于发光功率乘以时间宽度，发光功率与输入激光器LD的电流成正比，因此改变输入的脉冲驱动信号Vin的脉宽可以等比例改变发光能量。在激光器LD和Power FET的导通阻抗为定值时，改变电源电压HV则可以改变流入激光器LD的电流，从而实现发光能量的改变。

因此，在如图2所示的驱动电路中，如果希望提高激光器LD的光强，可以1)提高脉冲驱动信号Vin的脉宽或者2)提高电源电压HV。然而，对于1)，提高脉冲驱动信号Vin的脉宽会导致光信号输出脉冲变宽，而脉冲变宽则限制了相邻脉冲之间的间隔，增加了测量的死区时间，无法实现较高的重复频率。并且，由于输出激光脉冲的峰值功率电流并没有变化，对应于非饱和失真的探测距离并没有变化，因此无法同时实现远中近的非饱和失真探测。另一方面，对于2)电源电压HV由一个升压电路产生，需要通过控制升压电路提高HV，会使得升压电路的切换速率较低，从而造成两次调节之间需要留有较长的稳定时间，也会让系统控制较为复杂。

图3A和3B分别示出了另一种可用于激光雷达发光装置的驱动电路的功能模块图和实例电路图。

如图3A所示，输入的脉冲信号Vin通过窄脉冲产生器320将脉宽压窄调整为几ns量级，然后通过中间级驱动链路330放大后输出至末级反相器 340进行反相(如末级反相器340输入为0时，输出为1)，末级反相器340 的电源由电压跟随器310提供，而电压跟随器310的输入则来自数模转换器300产生的V_REF，末级反相器340的脉冲高电平峰值则为V_REF，通过末级反相器340驱动功率MOSFET 350，功率MOSFET 350的漏极电路输出至半导体激光器360，激发半导体激光器360产生激光脉冲。通过输入数字控制信号Din，改变数模转换器300的输出值V_REF，即可改变脉冲信号Vin 为高时功率MOSFET 350的栅极电压，通过改变功率MOSFET 350的栅极电压改变流入半导体激光器360的电流，进而改变半导体激光器360发射激光的功率。

如图3B所示，半导体激光器360包括激光二极管LD，数模转换器300 采用电压DAC，通过数字控制信号Din输入，产生基准电压V_REF，电压跟随器310可以使用运算放大器(OPA)A1和PMOS管M0、滤波电容C1 构成，根据运算放大器的原理，当建立负反馈时，OPA A1的正(+)输入端与负(-)输入端的输入电压相等，同时由于OPA A1的+输入端与PMOS 管M0的漏极相连，输出电流能力极大增强，可以更好地驱动末级放大器 340。窄脉冲产生器320由电流DAC I0、电流控制延迟单元I1、同相缓冲器I2和逻辑与门I3组成，通过调整电流DAC I0的输出电流，可以调节电流控制延迟单元I1的输出延迟，输入脉冲信号Vin的同相信号和延迟反相信号被输出至与门I3的输入端，因此与门I3输出的脉冲宽度为电流控制延迟单元I1和同相缓冲器I2的延迟差，即通过延迟差形成窄脉冲激励。

窄脉冲激励通过多级反相器级联构成的中间驱动链路330，用于放大电流，中间驱动链路330中各级反相器的尺寸比例按照1:3逐级放大。中间驱动链路330输出端的反相器尺寸为末级反相器340的1/3，末级反相器340 由NMOS管M2和PMOS管M1组成，二者栅极相连，漏极相连，NMOS 管M2的源极接地，PMOS管M1的源极连接到电压跟随器310的输出端 (PMOS管M0的漏极)。PMOS管M1和NMOS管M2的漏极输出至功率MOSFET350的栅极，功率MOSFET 350采用增强型GaN NMOS FET (eGaN FET)，功率MOSFET 350源极接地，漏极连接至激光二极管LD 的阴极。半导体激光器360由激光二极管LD、续流二极管D1、滤波电容 C2、走线寄生电容Rp和高压源HV组成。

其中数模转换器300、电压跟随器310、窄脉冲产生器320、中间驱动链路330、末级反相器340均为低压器件(5V)，PMOS管M0、PMOS管 M1、NMOS管M2为5V硅CMOS器件，功率MOSFET 350和激光二极管 360为高压器件(在本实例中采用60V)。

在输入脉冲信号Vin处于低电平，如A点电压V_A＝0V时，B点和C点电压分别为V_B＝0V、V_C＝0V，此时功率MOSFET 350为关断状态，激光二极管LD无电流流入，半导体激光器360不会发光；在输入脉冲信号Vin 处于高电平，如A点电压V_A＝5V时，B点电压V_B＝5V，V_REF＝V_C(C点电压)＝V_E(E点电压)＝V_D(D点电压)，V_D则是由数模转换器300产生， V_D数值等于V_REF，此时激光二极管LD的电流由功率MOSFET 350的电流 -电压(I-V)特性决定。

设功率MOSFET 350的阈值电压为Vth，当V_REF(即末级反相器340 的输出，对应为功率MOSFET 350的栅极电压)小于Vth时，功率MOSFET 350处于关断状态，当V_REF大于Vth时，功率MOSFET 350先进入亚阈值区，功率MOSFET 350的电流和(V_REF-Vth)呈指数关系。

当V_REF大于Vth几十mV以上，功率MOSFET 350开始进入饱和区，处于饱和区时，流过功率MOSFET 350上的电流值可以表示为：

I_D＝β(V_REF-V_th)²,

其中β为功率MOSFET 350工作在饱和区时的电流系数，同时根据电源 HV支路从上至下的电流特性，功率MOSFET 350的漏极D和源极S的电压差值可以表示为：

V_DS＝HV-I_D×(R_P+R_LD)，

其中，R_P为功率MOSFET 350漏极D至电源HV之间的走线寄生电阻， R_LD为激光二极管LD导通时的阻抗，I_D是流过激光二极管LD的驱动电流。随着I_D的值逐渐增加，功率MOSFET350的漏极和源极电压差V_DS逐渐下降，当功率MOSFET 350的过驱动电压(V_REF-Vth)大于V_DS时，功率 MOSFET 350的工作状态从饱和区向线性区转变。最终I_D的最大值约等于：

其中，R_DS，on为功率MOSFET 350工作在线性区时的阻抗，数值约等于:

其中，K为一个常数。这里，本领域技术人员可以知道，常数k是一个由硅基器件的性质决定的常数，其取决于普朗克常量。

对于图3B所示的实例电路图，输入的脉冲信号Vin的脉冲宽度为数十 ns，高电平为4V，前沿上升时间为几个ns，后沿下降时间为几个ns，电流控制延迟单元I1的延迟设置为几个ns，通过数字控制信号Din改变功率 MOSFET 350的栅极控制电压的高电平V_D＝V_REF，V_D电压值从例如1V变化至7V。通过仿真可知，输入的脉冲信号Vin(V_A)的波形宽度为10ns，经过窄脉冲产生器320后产生波形V_B，V_B的脉冲宽度变为3ns，V_B的高电平为固定的5V，不随控制电压V_D＝V_REF的电压值变化，V_B经过中间驱动链路330和末级反相器340后产生波形V_C，V_C的高电平峰值随V_D＝V_REF的设定值变化，可从1V变化至7V，然后V_C控制功率MOSFET 350的栅极使得功率MOSFET 350的漏极产生驱动电流I_D输入至激光二极管LD， LD的电流波形峰值为随V_C的电压峰值而改变。

由于雷达产品升级，从装配的难易程度、成本等各方面考量，趋向于芯片化，之后的雷达采用的激光二极管LD封装为芯片，驱动电路也可以封装为芯片。同时激光雷达产品的趋势是将发光的线束或发光密度提升到极致，故需要激光器从原来的单粒形式向阵列形式转变。当加工成密度更高的发光阵列时，受到工艺能力的限制，共阳极激光器阵列的发光密度以及发光能力远不及共阴极激光器阵列，因此共阴极阵列的多个激光器的阴极需要共同制成在一起接地(GND)，所以每个激光二极管LD的阴极与 GND之间无法设置其他的器件，因此驱动电路要么在激光器与GND之间设置，要么通过激光器的阳极驱动。

然而，对于前者，多个激光器的阴极相连，需要共用1个NMOS做驱动，同时接收驱动信号，如要实现这多个激光器彼此相对选通，则这多个激光器应该分别被提供各自的电源HV，无法共用HV。

对于后者，由于驱动晶体管的栅源电压要维持固定的压差方可工作，因此调节激光器光强时，流过激光器的电流增大，会使得源极的电压增大，相应栅极电压也要负反馈跟随增大，从而实现调控的方案比较复杂。

考虑到上述情况，本申请提出了一种用于激光雷达的发光装置的高边侧(与电源电压相连的MOS管称为高边管)驱动装置，通过利用输入的脉冲电压信号和数字控制信号来控制提供给发光装置的电压/电流，以精确控制发光装置的发光。

图4示出了根据本发明的实施例的一种激光雷达4的结构示意图。如图4中所示，该激光雷达4包括根据本发明的一个或多个驱动装置10和一个或多个发光装置20，其中每个驱动装置10用于驱动相应的发光装置20。驱动装置10如下面结合图5至图13所述。

每个驱动装置10与电源40相连，并且连接到相应的发光装置20的阳极(即高端侧)，发光装置20的阴极(即低端侧)接地(GND)。电源 40向驱动装置10提供电源电压HVDD1。驱动装置10接收脉冲信号Vin 和数字控制信号Din，并且产生驱动电流Id以输出给发光装置20，发光装置20将输入的驱动电流Id转化为光能量。激光雷达4还可以包括一个控制单元30，其与驱动装置10相连，可以根据测距需求为每个驱动装置10 产生各自的脉冲信号Vin和数字控制信号Din，从而可以依次轮巡选通各个发光装置20发光，也可以选择部分发光装置20同时发光。发光方式可以具体根据探测需求而定，此处不做限定。也就是说，控制单元30可以确定需要驱动的发光装置20，并且为该发光装置20的驱动装置10提供相应的脉冲信号Vin和数字控制信号Din。脉冲信号Vin表征具备一定时间跨度的连续信号，数字控制信号Din表征为0110…的信号，具体可以参考图5B 中所示。本领域技术人员可以理解，虽然图4中将每个驱动装置10的输入都显示为Vin和Din，但是取决于不同的测距需求，每个驱动装置10的脉冲信号Vin和数字控制信

这里，脉冲信号Vin是驱动装置10的触发(trigger)信号，其在每次雷达测距(例如每隔1微秒进行扫描)时发出。每个脉冲信号Vin可以包含一个或若干个(如2-4个)窄脉冲，每个窄脉冲的脉宽是几十纳秒，与发光装置20的发光功率成正比，具体如前所述，此处不再赘述。数字控制信号Din是驱动装置10的控制信号，其可以随着测距需求的改变而改变。例如，当环境障碍物具有高反射率表面时，可以降低其数值，而当环境障碍物具有低反射率表面时，可以升高其数值。

此外，虽然图4中将驱动装置10和发光装置20显示为一一对应的，但是本领域技术人员可以理解，根据实际情况，一个驱动装置10可以驱动多个发光装置20。

发光装置20例如可以是边缘发射激光器(EEL)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)等。

根据本发明的方案，一个或多个驱动装置10可以封装在一个芯片50 上，一个或多个发光装置60可以封装在另一个芯片60上，芯片50和芯片60可以共用同一电源40。

本领域技术人员可以理解，这里为了简洁起见略去了激光雷达1的其他部分，如接收器等。

图5A示出了根据本发明实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置10的结构示意图。如图5A中所示，驱动装置10可以包括驱动控制模块 110和驱动模块120。驱动控制模块110被配置为接收输入的脉冲信号Vin 和数字控制信号Din，并且输出驱动电平信号Vx。该数字控制信号Din可以调节驱动控制模块110输出的驱动电平信号Vx的大小，并且脉冲信号 Vin可以控制驱动控制模块110是否输出驱动电平信号Vx。驱动模块120 与驱动控制模块110以及电源电压HVDD1连接，基于驱动电平信号Vx向激光雷达的发光装置20提供驱动电流Id，以驱动发光装置20发光。

图5B示出了根据本发明一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置10的功能模块图；图5C示出了图5B所示的驱动装置10的一种实例电路图。

在图5C中，存在部分与图3A与3B相同的部件，比如图5C中的IDAC 对应图3B中的数模转换器300，图5B中的LDO及电容C1对应图3B中的电压跟随器310，图5C中的U2对应图3B中的窄脉冲产生器320以中间级驱动链路330，图5C中的11b对应图3B中的末级反相器340，关于这些相同的部件，在此不再做过多赘述，可参考上述理解。

下面会着重介绍图5B及图5C与图3A及图3B不同的部件，相对于图 3A及图3B，图5B及图5C新增了U4，用于与发光装置LD相连的开关管从功率MOSFET 350更换至LDPMOS管U5，U5源极连接电源HVDD1，栅极连接U4，漏极与LD的阳极连接。U4用于为U5提供驱动电压Vx。具体地，U4可以包括电阻R1以及开关管LDNMOS(可以理解的是，也可以选用LDPMOS，相应连接关系适应性调整即可)，电阻R1一端连接电源HVDD1，另一端连接开关管LDNMOS的漏极。开关管LDNMOS的栅极连接反相器U11b，源极接地，栅极与电阻R1连接。在Vin及Din的共同控制下，开关管LDNMOS导通或者关断，从而对应地，U4可以给U5 提供高(HV＝HVDD1)-低(LV＝HVDD1-I×R1)-高(HV＝HVDD1)的驱动信号。

详细地，当开关管LDNMOS导通时，可以接通HVDD1→R1→LDNMOS →GND的通路，若此通路流通的电流为I，由于在R1上形成的压降，则此时LDNMOS栅极的电压Vx＝(HVDD1-I×R1)，将此电压提供至U5的栅极，驱动U5导通，从而控制接通HVDD1→U5→LD→GND的通路，激光器发光。

当开关管LDNMOS关断时，其源极及栅极端均为高压HVDD1,压差不足以导通U5，此时激光器不发光。在具体实施过程中，HVDD1范围可以为10V～100V，LV＝5V，当然，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择设置。

另外，由于激光雷达的应用场景中存在多个激光雷达并存的情况，必然存在串扰问题，为了避免串扰，激光雷达可以通过每个激光器发射n(n ≥2)脉冲编码来加以缓解。图5D和图5E分别示出了激光雷达的激光器发射双脉冲和三脉冲时的脉冲时序图。对于发n脉冲，是指1个激光器，每次都发n脉冲，编码表示n个脉冲中至少2个脉冲的某参数不完全一致。这些参数具体可以包括：脉宽可以不同(比如参考图5D示出的双脉冲，脉冲1较脉冲2的脉宽小一些)、前后脉冲间隔可以不同(比如对比参考图 5D示出的双脉冲以及图5E示出的三脉冲，Δt1≠Δt2≠Δt1")、脉冲的幅值可以不同(比如图5D中脉冲2比脉冲1幅值更高)、脉冲的个数可以不同(比如图5D中是双脉冲，而图5E是三脉冲)。通过采用脉冲编码后，如激光雷达A发了双脉冲，激光雷达B也发了双脉冲，两个激光雷达的双脉冲彼此的间隔Δt1"_A≠Δt1"_B，这样激光雷达A只会接收或者具体处理双脉冲彼此的间隔Δt1"_A的回波，而不会把激光雷达B的回波当成自己的回波，从而实现抗干扰的作用。另外，由于激光雷达的转频很快，如10HZ 或者20HZ，光速更快，n脉冲又要用于对应外界障碍物中的具体某一个点，因此n脉冲中任意某2个脉冲之间的时间间隔基本是ns量级，比如Δ t1＝5ns。而且，当采用n脉冲时，接收的处理端可能只在确认接收的返回回波完全与发射的n脉冲每个都相匹配后，才会确定该返回回波为自身的激光雷达所发射的脉冲。因此，所有的激光雷达公司都会追求发射装置的驱动电路具备在高速(ns量级)控制发光装置发出稳定的脉冲的能力。

但是，当雷达发射多脉冲的脉冲信号时，激光雷达发出各个脉冲时输出的驱动电流的峰值差值非常大。图5F示出了激光雷达的发光装置发射4 脉冲时的峰值差值的仿真示意图。假设激光雷达本来控制发光装置发出幅值相同、彼此间隔50ns的4脉冲信号。但是实际上，如图5F的仿真结果所示，各个脉冲对应的驱动电流并不一致，且相差很大，最大能够相差 169％。具体地，在5F中，曲线302是流过半导体激光器U6的电流的波形图，对应于脉冲的幅值，曲线304是LDO的输出电压(图5C中的E点) 的波形图，曲线306是电源电压HVDD1的波形图，曲线308是半导体激光器U6上的电压的波形图。从曲线302可以看到，M32处对应的第2个脉冲的峰值电流相对M31处对应的第1个脉冲的峰值电流增加169％，M35 处与M36处也有区别。

图6示出了根据本发明一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置10的功能模块图；图7A示出了图6所示的驱动装置10的一种实例电路图；图7B示出了图7A所示的实例电路图的一种变形。

如图6中所示，驱动装置10的驱动控制模块110可以包括并联的多个可选通模块112和与多个可选通模块112串联的开关模块114。

多个可选通模块112可以接收数字控制信号Din，以控制每个可选通模块112的选通或关断，通过控制被选通的可选通模块112的个数，从而控制驱动控制模块110输出的驱动电平信号Vx的大小。开关模块114可以接收脉冲信号Vin，根据脉冲信号Vin确定是否导通驱动模块120的电源 HVDD1、开关模块114、可选通模块112和地的通路，且在导通时将驱动电平信号Vx提供给驱动模块120。

如图7A中所示，在一种实施例中，每个可选通模块112可以包括一个选通器1122和一个第一晶体管1124，多个可选通模块112的第一晶体管 1124的漏极并联。选通器1122的输入端与一个高电平(如驱动控制模块 110的电源电压VDD5)和一个低电平(如0V，即接地(GND))相连，并且其输出端与第一晶体管1124的控制极相连。选通器1122被配置为在数字控制信号Din中的对应位Selx(包括Sel 0、Sel 1…Sel 255)的控制下，将该高电平VDD5或低电平GND输入给第一晶体管1124的控制极。第一晶体管1124的控制极与选通器1122相连，以在接收到来自选通器1122的高电平VDD5输入时导通开关模块114至地的通路，在接收到来自选通器 1122的低电平GND输入时断开开关模块114至地的通路。

在一种实施例中，数字控制信号Din是一个二进制数字序列，该序列中的每个二进制数字(一个位)用于控制一个可选通模块112的导通或关闭。以图7A为例，驱动控制模块110可以包括256个可选通模块112，数字控制信号Din是一个由256位组成的数字序列Sel0、Sel1……Sel255，其中每个位用于控制相应的可选通模块112的导通或关闭。例如，当Sel0为 1时，选通器1122将输入的高电平VDD5输出给第一晶体管1124的控制极，从而导通第一晶体管1124。此时，若脉冲信号Vin处于其高电平，则电源HVDD1、第一电阻1222、第二晶体管1142和第一晶体管1124到地的通路导通，从而驱动第三晶体管124。反之，当Sel0为0时，选通器1122 将输入的低电平GND输出给第一晶体管1124的控制极，从而关断第一晶体管1124。虽然图7A中驱动控制模块110包括256个可选通模块112以及数字控制信号Din包括256位为例进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，可选通模块112的个数和数字控制信号Din的位数并不局限于此，比如可选通模块112的个数还可以为300个，也可以为200个。在本发明一实施例中，可选通模块112的个数越多，Vx被控制的越精细，进而激光雷达对激光器光强的调节越精确。

此外，可选通模块112的个数和数字控制信号Din的位数也可以不相同。例如，在一些实现中，数字控制信号Din的每个位可以控制多个可选通模块112，比如Sel0控制2个可选通模块112；或者，数字控制信号Din 的多个位可以一起来控制一个可选通模块112，比如某一个可选通模块112 可由Sel0及Sel1共同控制。

当一个可选通模块112导通时，其为驱动模块120贡献了一个电流分量(例如在包含1000个可选通模块112的通路中每个可选通模块112为驱动模块120贡献了0.1％的电流)，因此通过数字控制信号Din对多个可选通模块112进行选通控制，能够形成电流可调节的数控电流源，从而可以通过改变每次选通的可选通模块112的数量，来改变第三晶体管124的栅极电压，以调节对发光装置20进行高端侧驱动时的发光强度。具体地，如图7A中所示，当利用数字控制信号Din相对独立地控制每个可选通模块 112的选通或者关闭时，由于选通的模块112的个数不同，对应流过第一电阻1222的电流不同，进而输入至第三晶体管124的栅极电压也不同，提供给发光装置20的驱动电流也不同，从而调节了光强。

多个可选通模块112可以为彼此相对一致的器件，也可以是有所差别的器件。在本发明一实施例中，多个可选通模块112性能相对一致。可选通模块112的个数越多，对提供给驱动模块120的电流的调节越精细。然而，可选通模块112的数量越多，所占用的体积越大，因此取决于应用场景的不同，可以在精细度和体积之间选择一个折中。例如，对于本申请的用于测距的激光雷达来说，可选通模块112的个数可以是300左右，如256 个。另外，在实际应用中，300个左右的可选通模块112的总体大小大概与 1个第三晶体124差不多，因为对于1个发光装置20的驱动可以相对较多的可选通模块112。在如图7A所示的实施例中，第一晶体管1124可以是 NMOS管，其中栅极作为控制极，并且源极接地，漏极连接至开关模块114。

此外，开关模块114可以包括第二晶体管1142，其控制极接收脉冲信号Vin。

在如图7A所示的实施例中，第二晶体管1142可以是NMOS管，其中栅极作为控制极，并且源极与多个可选通模块112相连以调配改变驱动电平信号Vx，栅极与第三晶体124的栅极相连，以通过输出驱动电平信号 Vx驱动第三晶体124的开闭。第二晶体管1142的漏极与驱动模块120相连，可以根据脉冲信号Vin确定是否选通第二晶体管1142。当第二晶体管1142选通时，驱动模块120的电源HVDD1、开关模块114、选通模块112 与地的通路导通，以提供驱动电平信号Vx给驱动模块120。在图7A中以 NMOS管为例描述了开关模块114，但是本领域技术人员可以理解，开关模块114可以实现为其他形式，如PMOS管、PNP管、NPN管，或者实现为机械开关的形式。另外，可以理解的是，根据对图2的描述可知，由于开关模块的电流-电压(I-V)特性，脉冲信号Vin的峰值电压的大小还与流过开关模块114的导通电流相关。因此，脉冲信号Vin决策是否导通开关模块，进而决策是否驱动电平信号，同时，脉冲信号Vin的峰值及数字控制信号Din均可影响流过开关模块114的导通电流，进而影响驱动电平信号的大小。

如图6中所示，所述驱动控制模块还包括电平移位器122，用于提供压降。驱动模块120可以包括第三晶体管124。具体地，第三晶体管124的控制极与驱动控制模块110连接，电平移位器122与驱动控制模块110、第三晶体管124的控制极以及驱动模块120的电源HVDD1连接，以控制第三晶体管124的开闭。

如图7A所示，电平移位器122可以包括第一电阻1222，其中第一电阻1222的一端连接在第三晶体管124的控制极，另一端与驱动模块120的电源HVDD1连接，以对第三晶体管124的控制极提供驱动信号。当第一电阻1222下方的第二晶体管1142和第一晶体管1124都导通时，这个支路导通，导通的电流在第一电阻1222和第一晶体管1124(用以加快导通电流流过)并联的电阻上构成压降，导通的电流I在经过第一电阻1222(以及与其并联的第一二极管1224)之后在第三晶体管124的栅极产生电压Vx：

Vx＝HVDD1-R1×I，

其中HVDD1是电源电压，R1是第一电阻1222的电阻值，I是流经第一电阻1222、第二晶体管1142、第一晶体管1124和地的电流值。

可以看出，在图7A所示的实施例中，当脉冲信号Vin和数字控制信号 Din使得第一晶体管1124和第二晶体管1142都导通时，电源HVDD1、第一电阻1222、第二晶体管1142和第一晶体管1124到地形成通路。脉冲信号Vin决定第二晶体管1142是否导通，数字控制信号Din以及脉冲信号 Vin共同决定导通时的电流值I，进而决定第三晶体管124的栅极电压(即上述电压Vx)，其可以使得第三晶体管124导通，从而决定向发光装置20 提供的驱动电流的大小以及发光装置20的发光功率。

当脉冲信号Vin和数字控制信号Din使得第一晶体管1124和第二晶体管1142中有一个不导通时，不能形成上述通路，此时第三晶体管124的栅极电压为其电源电压HVDD1，因此第三晶体管124关断，从而发光装置20关断。此时从电源HVDD1到GND没有直流通路，不会产生直流功耗。

此外，在一些实施例中，电平移位器122还可以包括与第三晶体管124 并联的至少一个第一二极管1224。第一二极管1224的阳极与驱动模块120 的电源HVDD1相连，阴极与驱动控制模块110相连。更具体地，第一二极管1224的阴极与第二晶体管1142的漏极相连。利用第一二极管1224，能够加快第一晶体管1124和第二晶体管1142之间的导通。

此外，在一些实施例中，电平移位器122还可以包括与第三晶体管124 并联的至少一个第二二极管1226，并且第二二极管1226的阴极与驱动模块 120的电源HVDD1相连，阳极与驱动控制模块110相连。更具体地，第二二极管1226的阳极与第二晶体管1142的漏极相连。利用第二晶体管1226，能够限制来自驱动控制模块110的驱动电平信号Vx，以避免其过高从而损害发光装置20。

在如图7A所示的实施例中，第三晶体管124可以实现为PMOS管，其中栅极作为控制极，并且源极与驱动模块120的电源HVDD1连接，漏极与发光装置20的阳极连接。

在如图7B所示的实施例中，第三晶体管124可以实现为NMOS管，其中栅极作为控制极，并且漏极与驱动模块120的电源HVDD1连接，源极与发光装置20的阳极连接。

可以看出，图7A和7B所示的实施例的主要不同之处在于第三晶体管 124的实施方式不同，在图7A中，第三晶体管124实施为PMOS管，而在图7B中，第三晶体管124实施为NMOS管。由于NMOS管的栅极电压相对来说更加难以控制，因此图7A所示的PMOS管124通常优于图7B所示的NMOS管。

这里，MOS管是指MOSFET，即金属氧化物半导体场效应晶体管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)，PMOS管是指P型沟道MOS管，NMOS管是指N型沟道MOS管。

此外，如图7A和7B所示，每个可选通模块112还可以包括第一驱动链路1126，其连接在第一晶体管1124的栅极，用于驱动第一晶体管1124 的导通或关断。例如，第一驱动链路1126可以在输入的脉冲信号Vin较小时增强其驱动能力。

此外，如图7A所示，开关模块114还可以包括第二驱动链路1144，其连接在第二晶体管1142的栅极，用于驱动第二晶体管1142的导通或关断。第二驱动链路1144可以进一步压窄Vin的宽度，从而更精确地控制发光装置20的发光时长。

此外，如图7A和7B所示，驱动控制模块110还可以包括第二电阻R2，用于将第一晶体管1124的漏极电压稳定于0。

图8示出了根据本发明另一些实施例的用于激光雷达的发光装置的驱动装置10的功能模块图；图9A示出了图8所示的驱动装置10的一种实例电路图；图9B示出了图9A所示的实例电路图的一种变形。图8、图9A 和图9B的实施例与图6、图7A、图7B的不同之处主要在于可选通模块112 和开关模块114的控制方式不同，因此下面仅着重于它们之间的区别进行描述。

如图8中所示，驱动装置10的驱动控制模块110可以包括并联的多个可选通模块112和与多个可选通模块112串联的开关模块114。

多个可选通模块112可以接收脉冲信号Vin和数字控制信号Din，以控制每个可选通模块112的选通或关断，通过控制被选通的可选通模块112 的个数，从而控制驱动控制模块110输出的驱动电平信号Vx的大小。开关模块114可以接收脉冲信号Vin，根据脉冲信号Vin确定是否导通驱动模块 120的电源HVDD1、开关模块114、可选通模块112和地的通路，且在导通时将驱动电平信号Vx提供给驱动模块120。

如图9A中所示，在一种实施例中，与图7A和7B类似，每个可选通模块112可以包括一个选通器1122和一个第一晶体管1124，多个可选通模块112的第一晶体管1124的漏极并联。与图7A和7B不同，选通器1122 的输入端与脉冲信号Vin和一个低电平(如0V，即接地(GND))相连，并且其输出端与第一晶体管1124的控制极相连。选通器1122被配置为在数字控制信号Din中的对应位Selx(包括Sel 0、Sel 1…Sel 300)的控制下，将该脉冲信号Vin或低电平GND输入给第一晶体管1124的控制极。第一晶体管1124的控制极与选通器1122相连，以在接收到来自选通器1122的脉冲信号Vin的高电平时导通开关模块114至地的通路，在接收到来自选通器1122的低电平GND时断开开关模块114至地的通路。

类似地，数字控制信号Din可以是一个二进制数字序列，该序列中的每个二进制数字(一个位)与脉冲信号Vin一起来控制一个可选通模块112 的导通或关断。以图9A为例，驱动控制模块110可以包括301个可选通模块112，数字控制信号Din是一个由301位组成的数字序列Sel0、Sel1…… Sel300，其中每个位用于和脉冲信号Vin一起控制相应的可选通模块112 的导通或关闭。例如，当Sel0为1且脉冲信号Vin处于高电平时，选通器 1122将输入的脉冲信号Vin的高电平输出给第一晶体管1124的控制极，从而导通第一晶体管1124。反之，当Sel0为0时或者当Sel0为1且脉冲信号Vin处于低电位时，选通器1122将输入的低电平GND输出给第一晶体管1124的控制极，从而关断第一晶体管1124。虽然图9A中以驱动控制模块110包括301个可选通模块112以及数字控制信号Din包括301位为例进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，可选通模块112的个数和数字控制信号Din的位数并不局限于此。此外，脉冲信号Vin和数字控制信号Din对可选通模块112的控制方式也不局限于图中所示。例如，在一些实现中，数字控制信号Din的每个位可以与脉冲信号Vin一起来控制多个可选通模块112，或者数字控制信号Din的多个位可以与脉冲信号Vin一起来控制一个可选通模块112。此外，在脉冲信号Vin是多脉冲信号的情况下，还可以将数字控制信号Din与脉冲信号Vin的脉冲个数相结合来控制可选通模块112。通常，可选通模块112的个数越多，Vx被控制的越精细，进而激光雷达对激光器光强的调节越精确。

在如图9A所示的实施例中，第一晶体管1124可以是NMOS管，其中栅极作为控制极，并且源极接地，漏极连接至开关模块114。

此外，开关模块114可以包括第二晶体管1142，其控制极接收由脉冲信号Vin选通的高电平或低电平。具体地，驱动控制模块110可以包括第二选通器116，其输入端与一个高电平(如驱动控制模块的电源电压VDD5) 和一个低电平(如0V，即接地(GND))相连，并且其输出端与第二晶体管1142的控制极相连。当脉冲信号Vin处于高电平时，第二选通器116选通其高电平输入VDD5，并且将高电平VDD5输出给第二晶体管1142的栅极以导通第二晶体管1142。反之，当脉冲信号Vin处于低电平时，第二选通器116选通其低电平输入GND，并且将低电平GDN输出给第二晶体管 1142的栅极以关断第二晶体管1142。

在如图9A所示的实施例中，第二晶体管1142可以是NMOS管，其中栅极作为控制极，并且源极与多个可选通模块112相连以接收驱动电平信号Vx。第二晶体管1142的漏极与驱动模块120相连，可以根据脉冲信号 Vin确定是否选通第二晶体管1142。当第二晶体管1142选通时，驱动模块 120的电源HVDD1、开关模块114、选通模块112与地的通路导通，以提供驱动电平信号Vx给驱动模块120。在图9A中以NMOS管为例描述了开关模块114，但是本领域技术人员可以理解，开关模块114可以实现为其他形式，如PMOS管、PNP管、NPN管，或者实现为机械开关的形式。

在图8、图9A和图9B所示的实例中，驱动模块120分别与图6、图 7A和图7B中类似，因此不再赘述。

此外，图9A和图9B的不同之处除了第三晶体管124的实施方式不同之外，还示例性地示出了数字控制信号Din包含不同位数的情况。例如，在图9A所示的实施例中，数字控制信号Din包含Sel0、Sel1、……Sel300 共301位，相应地，可选通模块112的个数为301个；在图9B所示的实施例中，数字控制信号Din包含Sel0、Sel1、……Sel200共201位，相应地，可选通模块112的个数为201个。

此外，如图9A和9B中所示，每个可选通模块112还可以包括第一驱动链路1126，其连接在第一晶体管1124的栅极，用于驱动第一晶体管1124 的导通或关断。例如，第一驱动链路1126可以在输入的脉冲信号Vin较小时增强其驱动能力。

仿真结果

发明人对根据本发明的各个方案进行了仿真。图10示出了图7A所示的实施例的关键点的电压波形图1000；图11示出了图7A所示的实施例中的第三晶体管142的源极-栅极电压和发光装置20的驱动电流的波形图2000；图12示出了本申请中的发光装置发射四脉冲时的发光装置20的驱动电流和第三晶体管142的栅极电压的波形图3000；图13示出了图7A所示的实施例中改变数字控制信号Din时第三晶体管142的漏极输出电压的波形图4000。

如图10所示，假设脉冲信号Vin是幅值相同，间隔50ns的4脉冲信号，则曲线1100示出了脉冲信号Vin的电压波形图，曲线1200示出了第二晶体管1142的栅极电压的波形图，曲线1300示出了第一晶体管1124的漏极电压的波形图，曲线1400示出了第二晶体管1142的漏极电压(即驱动电平信号Vx)的波形图，曲线1500示出了驱动模块120的电源电压 HVDD1的波形图，曲线1600示出了第三晶体管124的漏极电压的波形图。

如图11中所示，曲线2100指示第三晶体管142的源极-栅极电压的波形图，曲线2200指示发光装置20的驱动电流的波形图。

可以看出，利用本发明的方案，对于4脉冲的脉冲信号Vin，4个脉冲发出时的驱动电流几乎相等，对应4个脉冲的幅值也几乎相同。这克服了现有技术中对于多脉冲的脉冲信号，各个脉冲时驱动电流峰值差值过大的问题，使得本发明的方案尤其适合于多脉冲的应用场景。

如图12所示，曲线3100示出了脉冲信号Vin的多脉冲重复频率增加时发光装置20的驱动电流的波形图，曲线3200示出了脉冲信号Vin的多脉冲重复频率增加时第三晶体管142的栅极电压的波形图，具体地，发射的均为时间间隔大概为50ns的4脉冲。对比图5F及图10、图11、图12 可见，同样是发时间间隔大概为50ns的4脉冲，图11及图12中4个脉冲发出时的电流几乎相等，对应在多脉冲重复频率(4次)增加的情况下，多个连续脉冲信号的幅度更加一致，比如曲线3100的第1个脉冲3101峰值电流为193.89mA、第2个脉冲3102峰值为211.79mA，相对应的曲线3200 第1个脉冲3201、第2个脉冲3202、第3个脉冲3203及第4个脉冲3204 高度近乎一致，大概均为1.25V。不会像图5F中，不同脉冲之间峰值电流有169％不同。因此，采用本申请中的驱动电路，可以克服现有方案的缺陷。

如图13所示，曲线4100示出了数字控制信号Din选通Sel0……Sel49 时(一共选通50个可选通模块112)第三晶体管142的漏极输出电压的波形图4100；曲线4200示出了数字控制信号Din选通Sel0……Sel4(一共选通5个可选通模块112)时第三晶体管142的漏极输出电压的波形图4200。可以看出，波形4200的峰值比波形4100的峰值更高，因此选通的可选通模块112的数量越多，第三晶体管142的输出电压越高，从而提高给发光装置20的驱动电流越大。

另外，本方案中也没有了产生静态损耗的如LDO电路，而是结构上采用NMOS管，工作上采用选通的方式，因此可以克服静态损耗的缺陷，更加节约功耗。图14示出了图7A所示的实施例中的电流流向图。参考图 14，利用本发明的方案，当第一晶体管1124和第二晶体管1142中有一个不导通时，晶体管1142的栅极电压为0V，晶体管1142的源极电压也为0V，流经电阻1222的电流只能为0A，第三晶体管124关断，从而发光装置20 关断，因此不会产生高压直流功耗。

本领域技术人员可以理解，取决于不同的应用场景，根据本发明的发明构思的方案可以容易地实现为硬件电路(如FPGA或ASIC)、驱动方法或相应的驱动程序。

以上参照附图描述了根据本发明实施例的各个方面。应当理解，上述描述仅仅是示例性地，本发明并不局限于上面描述和附图所示的具体实现方式。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (16)

1.一种用于激光雷达的发光装置的驱动装置，所述驱动装置包括：

驱动控制模块，其与电源连接，被配置为接收输入的脉冲信号和数字控制信号，并且输出驱动电平信号；其中，所述脉冲信号用于控制所述驱动控制模块是否输出所述驱动电平信号，并且所述数字控制信号用于调节所述驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小；以及

驱动模块，其与所述驱动控制模块以及电源连接，用于基于所述驱动电平信号向所述激光雷达的发光装置提供驱动电流，以驱动所述发光装置发光。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其中，所述驱动控制模块包括彼此相对并联的多个可选通模块和与所述多个可选通模块串联的开关模块，其中

所述多个可选通模块，适于接收所述数字控制信号，以控制每个可选通模块的选通或关断，从而控制所述驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小；

所述开关模块，适于接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号确定是否导通所述电源、所述开关模块、所述可选通模块与地的通路，且在导通时将所述驱动电平信号提供给所述驱动模块。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其中，所述多个可选通模块中的每个可选通模块包括：

选通器和第一晶体管，其中

所述选通器的输入端与一个高电平和一个低电平相连，并且其输出端与所述第一晶体管的控制极相连，所述选通器被配置为在所述数字控制信号中的对应位的控制下，将所述高电平或所述低电平输入给所述第一晶体管的控制极；

所述第一晶体管的控制极与所述选通器相连，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极连接至所述开关模块；

所述第一晶体管适于在接收到来自所述选通器的高电平输入时导通所述开关模块至地的通路，在接收到来自所述选通器的低电平输入时断开所述开关模块至地的通路。

4.如权利要求3所述的驱动装置，其中，所述驱动控制模块还包括电平移位器，所述开关模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制极接收所述脉冲信号；

所述电平移位器，适于提供压降；

所述第二晶体管的第一极与所述多个可选通模块相连；

所述第二晶体管的第二极与所述驱动模块相连，适于根据所述脉冲信号确定是否选通所述第二晶体管，且在所述第二晶体管选通时，导通所述电源-所述电平移位器-所述开关模块-所述可选通模块与地的通路，以提供所述驱动电平信号给所述驱动模块。

5.如权利要求1所述的驱动装置，其中，所述驱动控制模块包括并联的多个可选通模块、与所述多个可选通模块串联的开关模块及电平移位器，其中：

所述电平移位器，适于提供压降；

所述多个可选通模块适于接收所述数字控制信号和所述脉冲信号以控制每个可选通模块的选通或关断，从而控制所述驱动控制模块输出的驱动电平信号的大小，并且其中

所述开关模块适于接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号确定是否导通所述电源-所述电平移位器-所述开关模块-所述可选通模块与地的通路，且在导通时将所述驱动电平信号提供给所述驱动模块。

6.如权利要求5所述的驱动装置，其中，所述多个可选通模块中的每个可选通模块包括：

选通器和第一晶体管，其中

所述选通器的输入端与所述脉冲信号和一个低电平相连，并且其输出端与所述第一晶体管的控制极相连，所述选通器被配置为在所述数字控制信号中的对应位的控制下确定是否将所述脉冲信号输入给所述第一晶体管的控制极；

所述第一晶体管的控制极与所述选通器相连，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极连接至所述开关模块；

所述第一晶体管适于在接收到来自所述选通器的脉冲信号的高电平输入时导通所述开关模块至地的通路，在接收到来自所述选通器的低电平输入时断开所述开关模块至地的通路。

7.如权利要求6所述的驱动装置，其中，所述开关模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制极接收由所述脉冲信号选通的高电平或低电平；

所述第二晶体管的第一极与所述多个可选通模块相连；

所述第二晶体管的第二极与所述驱动模块相连，适于根据所述脉冲信号确定是否选通所述第二晶体管，且在所述第二晶体管选通时，导通所述电源-所述电平移位器-所述开关模块-所述可选通模块与地的通路，以提供所述驱动电平信号给所述驱动模块。

8.如权利要求4或7所述的驱动装置，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管是NMOS管，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制极指示栅极，第一极指示源极，第二极指示漏极。

9.如权利要求1所述的驱动装置，其中所述驱动控制模块包括稳压模块、反相器、开关模块及电平移位器，其中：

所述电平移位器，适于提供压降；

所述稳压模块适于接收数字控制信号，用于稳定所述脉冲信号的峰值；

所述反相器，适于在所述脉冲信号足以导通所述开关模块时，反相所述数字控制信号；

所述开关模块适于接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号以及经反相后的所述数字控制信号确定是否导通所述电源-所述电平移位器-所述开关模块与地的通路，且在导通时将所述驱动电平信号提供给所述驱动模块。

10.如权利要求1-9中任一项所述的驱动装置，其中，所述驱动模块包括第三晶体管，其中

所述第三晶体管的控制极与所述驱动控制模块连接，所述第三晶体管的第一极与所述电源连接，所述第三晶体管的第二极与所述发光装置的阳极连接，适于在驱动电平信号控制下开闭。

11.如权利要求4、5或9中任一项所述的驱动装置，其中所述电平移位器包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接在所述第三晶体管的控制极，另一端与所述电源连接，以配合所述驱动控制模块的其它组件一起对所述第三晶体管的控制极提供所述驱动电平信号。

12.如权利要求10所述的驱动装置，其中所述第三晶体管是PMOS管，并且所述第三晶体管的控制极指示栅极，第一极指示源极，第二极指示漏极；或，

其中所述第三晶体管是NMOS管，并且所述第三晶体管的控制极指示栅极，第一极指示漏极，第二极指示源极。

13.如权利要求9所述的驱动装置，其中所述电平移位器还包括与所述第三晶体管并联的至少一个第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述电源相连，阴极与所述驱动控制模块相连；和/或，

其中所述电平移位器还包括与所述第三晶体管并联的至少一个第二二极管，并且所述第二二极管的阴极与所述电源相连，阳极与所述驱动控制模块相连。

14.一种激光雷达，包括：

多个如权利要求1至13中任一项所述的驱动装置；以及多个发光装置；

所述多个发光装置阴极相连；

每个驱动装置的一端连接电源，另一端连接所述发光装置的阳极。

15.如权利要求14所述的激光雷达，还包括控制单元，与所述驱动控制模块连接，适于根据测距需求，产生所述脉冲信号和所述数字控制信号，从而依次轮巡选通所述多个发光装置发光。

16.如权利要求14或15所述的激光雷达，其中，所述发光装置包括边缘发射激光器(EEL)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

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