CN115308717A - 一种激光雷达的高速驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光雷达的高速驱动电路，属于集成电路领域，包括信号处理电路、延迟电路、驱动电路和执行电路；信号处理电路对外部输入的MCU信号进行处理，判定输入信号为高电平或低电平；延迟电路与信号处理电路连接，将处理过的信号进行延迟，以避免错误信号的误触发；驱动电路与延迟电路连接，将延迟过的信号进行功率放大以进行快速的开关；执行电路与驱动电路连接，通过对激光二极管进行快速开关，从而将电信号转换为光信号。本发明具有低延迟、低成本、结构紧凑以及高可靠性的特点，能够实现更高精度的激光测距能力，帮助用户极大的降低成本以及降低结构的体积。

Description

一种激光雷达的高速驱动电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种激光雷达的高速驱动电路。
背景技术
随着人工智能技术以及智能家居的发展，对测距技术的要求越来越高。其中激光测距具有高功率、高精度等优点被应用于智能驾驶汽车、扫地机器人、智能手机等各个领域。
由于光速传播速度较快，需要的脉冲测距时间需求达到ns级别，此时对驱动电路的延迟以及外部PCB走线的寄生电感有更高的要求。目前多为驱动IC外加MOSFET的方案，其输入输出延迟达到20ns及以上，且外部走线电感达到10nH级别，对信号处理及测距精度都有较大影响；另外，最新的氮化镓技术虽然具有更加快速的响应能力，但其成本相对较高，应用范围仅限于汽车相关产业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光雷达的高速驱动电路，以解决背景技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光雷达的高速驱动电路，包括信号处理电路、延迟电路、驱动电路和执行电路；
所述信号处理电路对外部输入的MCU信号进行处理，判定输入信号为高电平或低电平；
所述延迟电路与所述信号处理电路连接，将处理过的信号进行延迟，以避免错误信号的误触发；
所述驱动电路与所述延迟电路连接，将延迟过的信号进行功率放大以进行快速的开关；
所述执行电路与所述驱动电路连接，通过对激光二极管进行快速开关，从而将电信号转换为光信号。
在一种实施方式中，所述激光雷达的高速驱动电路还包括内部供电电路，所述内部供电电路分别与所述信号处理电路、所述延迟电路和所述驱动电路连接，为上述电路提供内部电源及基准电压。
在一种实施方式中，所述驱动电路的核心单元为低压驱动电路以及晶体管N_FET，所述低压驱动电路连接至所述晶体管N_FET的栅端；所述驱动电路的核心技术为无需高压LEVEL SHIFT技术和无需死区互锁的低延迟的低压直驱技术。
在一种实施方式中，所述驱动电路包括芯片U2、二极管D1、二极管LD2、电容C4～C6和电阻R2～R5；所述芯片U2的型号为MX5114E，包含VDD端口、NC端口、OUT端口、GND端口、INB端口和IN端口；其中所述VDD端口和所述IN端口均接至电阻R5的第一端，所述OUT端口接电阻R2的第一端，所述INB端口接至电容C5的第一端，所述GND端口接地；所述电阻R2的第二端和所述电阻R5的第二端均连接输入端VIN，所述电阻R2的第二端通过电容C4接至二极管LD2的负极，所述二极管D1的正极连接所述二极管LD2的负极，所述二极管D1的负极通过电阻R3接至所述二极管LD2的正极；所述电阻R5的第二端通过电容C6接地，所述二极管LD2的正极通过电阻R4接地；所述电容C5的第二端接地。
本发明提供的一种激光雷达的高速驱动电路，具有以下有益效果：
(1)采用无需内部死区互锁的低压直驱技术，极大的降低了输入输出延迟时间；
(2)采用更加紧凑的内部电路结构，比传统方案成本更低、体积更小、可靠性更高；
(3)延迟可以达到5ns级别，内部的走线电感可以降低到2nH级别；
(4)内部结构简单，其功耗比传统方案降低50％以上。
附图说明
图1是本发明提供的一种激光雷达的高速驱动电路结构示意图；
图2是本发明提供的一种激光雷达的高速驱动电路的内部框图；
图3是激光雷达的高速驱动电路中驱动电路的结构示意图；
图4是激光雷达的高速驱动电路的输入输出延长时间示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种激光雷达的高速驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种激光雷达的高速驱动电路，其结构如图1所示，包括内部供电电路100、信号处理电路200、延迟电路300、驱动电路400和执行电路500；所述信号处理电路200对外部输入的MCU信号进行处理，判定输入信号为高电平或低电平；所述延迟电路300与所述信号处理电路200连接，所述延迟电路300将所述信号处理电路200处理过的信号进行相应的延迟，以避免错误信号的误触发；所述驱动电路400与所述延迟电路300连接，所述驱动电路400将延迟过的信号进行功率放大，以进行快速的开关；所述执行电路500与所述驱动电路400连接，所述执行电路500实现对激光二极管的快速开通及关断，从而将电信号转换为光信号，实现更高精度的激光测距功能；所述内部供电电路100分别与所述信号处理电路200、所述延迟电路300和所述驱动电路400连接，为上述电路提供内部电源及相关基准电压。
如图2所示，所述驱动电路400的核心单元为低压驱动电路401(LOW VOLTAGEDRIVER)以及晶体管N_FET，所述低压驱动电路401连接至所述晶体管N_FET的栅端。所述驱动电路400的核心技术为低延迟的低压直驱技术，并且该低延迟的低压直驱技术无需高压LEVEL SHIFT技术，也无需死区互锁。这种低延迟的低压直驱技术的主要优势就是结构简单，无需复杂电路，即能够实现延迟时间低、可靠性高、功耗小。
请参阅图3，为所述驱动电路400的具体电路结构图，包括芯片U2、二极管D1、二极管LD2、电容C4～C6和电阻R2～R5；所述芯片U2的型号为MX5114E，包含VDD端口、NC端口、OUT端口、GND端口、INB端口和IN端口；其中所述VDD端口和所述IN端口均接至电阻R5的第一端，所述OUT端口接电阻R2的第一端，所述INB端口接至电容C5的第一端，所述GND端口接地。所述电阻R2的第二端和所述电阻R5的第二端均连接输入端VIN，所述电阻R2的第二端通过电容C4接至二极管LD2的负极，所述二极管D1的正极连接所述二极管LD2的负极，所述二极管D1的负极通过电阻R3接至所述二极管LD2的正极；所述电阻R5的第二端通过电容C6接地，所述二极管LD2的正极通过电阻R4接地；所述电容C5的第二端接地。
本发明提供的一种激光雷达的高速驱动电路，采用无需内部死区互锁的低压直驱技术，极大的降低了输入输出延迟时间；其次采用了更加紧凑的内部电路结构，比传统方案成本更低、体积更小、可靠性更高，其延迟可以达到5ns级别，请参阅图4，内部的走线电感可以降低到2nH级别；最后由于内部结构简单，其功耗比传统方案降低50％以上。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (4)

1.一种激光雷达的高速驱动电路，其特征在于，包括信号处理电路、延迟电路、驱动电路和执行电路；
所述信号处理电路对外部输入的MCU信号进行处理，判定输入信号为高电平或低电平；
所述延迟电路与所述信号处理电路连接，将处理过的信号进行延迟，以避免错误信号的误触发；
所述驱动电路与所述延迟电路连接，将延迟过的信号进行功率放大以进行快速的开关；
所述执行电路与所述驱动电路连接，通过对激光二极管进行快速开关，从而将电信号转换为光信号。
2.如权利要求1所述的激光雷达的高速驱动电路，其特征在于，所述激光雷达的高速驱动电路还包括内部供电电路，所述内部供电电路分别与所述信号处理电路、所述延迟电路和所述驱动电路连接，为上述电路提供内部电源及基准电压。
3.如权利要求1所述的激光雷达的高速驱动电路，其特征在于，所述驱动电路的核心单元为低压驱动电路以及晶体管N_FET，所述低压驱动电路连接至所述晶体管N_FET的栅端；所述驱动电路的核心技术为无需高压LEVELSHIFT技术和无需死区互锁的低延迟的低压直驱技术。
4.如权利要求3所述的激光雷达的高速驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括芯片U2、二极管D1、二极管LD2、电容C4～C6和电阻R2～R5；所述芯片U2的型号为MX5114E，包含VDD端口、NC端口、OUT端口、GND端口、INB端口和IN端口；其中所述VDD端口和所述IN端口均接至电阻R5的第一端，所述OUT端口接电阻R2的第一端，所述INB端口接至电容C5的第一端，所述GND端口接地；所述电阻R2的第二端和所述电阻R5的第二端均连接输入端VIN，所述电阻R2的第二端通过电容C4接至二极管LD2的负极，所述二极管D1的正极连接所述二极管LD2的负极，所述二极管D1的负极通过电阻R3接至所述二极管LD2的正极；所述电阻R5的第二端通过电容C6接地，所述二极管LD2的正极通过电阻R4接地；所述电容C5的第二端接地。
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