CN118259292A - 一种控制电路及激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种激光雷达及其控制电路，控制电路包括开关模块、供压模块、过压保护模块和睡眠唤醒控制模块；开关模块用于选择性地将供电电源接入后级负载；过压保护模块与供压模块连接，用于根据供电电源的电压值向供压模块输出第一控制信号；睡眠唤醒控制模块与供压模块连接，用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向供压模块输出第二控制信号；供压模块与过压保护模块和睡眠唤醒控制模块连接，用于根据第一控制信号和第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制开关模块导通或断开。本发明技术方案能够兼顾激光雷达的器件安全以及睡眠唤醒功能；并且能够避免同时实现两种功能而导致控制电路结构的异常复杂和庞大，使控制电路的结构简单。

Description

一种控制电路及激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种适用于激光雷达的控制电路及激光雷达。

背景技术

随着科技进步，特别是自动驾驶技术的发展，车辆上搭载的电子设备数量越来越多，例如激光雷达、摄像头、超声波传感器、毫米波雷达等，电子设备对车辆电池的消耗较大。为了降低电池的负载，在车辆无需电子设备提供功能信息时控制其进入低功耗模式，且能够按照用户的需求通过唤醒功能及时地使其快速启动。这里的低功耗模式指的是电流<1毫安(mA)以下的需求，要满足这样的需求，电源网络的断开位置需要在电源网络入口处。

此外，激光雷达作为负载设备，通常由电源网络进行供电。电源网络的入口存在电气异常的问题，主要包括电源过压。其中，电源过压是指电源提供的电压超过了负载设备的额定电压，电源过压会可能会造成负载设备电气元件的损坏。

由上，如何兼顾激光雷达的器件安全以及睡眠唤醒功能，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何兼顾激光雷达的器件安全以及睡眠唤醒功能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种适用于激光雷达的控制电路，适用于激光雷达的控制电路包括：开关模块、供压模块、过压保护模块和睡眠唤醒控制模块；所述开关模块用于选择性地将供电电源接入后级负载；所述过压保护模块与所述供压模块连接，用于根据所述供电电源的电压值向所述供压模块输出第一控制信号；所述睡眠唤醒控制模块与所述供压模块连接，用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向所述供压模块输出第二控制信号；所述供压模块与所述过压保护模块和所述睡眠唤醒控制模块连接，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制所述开关模块导通或断开。

可选的，所述供压模块包括：负载单元，所述负载单元的输入端接入所述第二控制电压，所述负载单元的输出端耦接所述开关模块的控制端。

可选的，所述过压保护模块包括：比较单元，所述比较单元的输入端分别接入所述供电电源与保护阈值电压，所述比较单元的输出端耦接所述负载单元的输出端；所述比较单元用于比较所述供电电源的电压值与所述保护阈值电压，并根据比较结果向所述供压模块输出第一控制信号。

可选的，所述比较单元包括：比较器，用于比较所述供电电源的电压值与所述保护阈值电压，并输出比较电压信号；选通子单元，与所述比较器连接，用于响应于接收到所述比较电压信号，选择性地导通或关断；所述选通子单元的控制端接入所述比较电压信号，所述选通子单元的一端耦接所述负载单元的输出端，所述选通子单元的另一端接入所述第一控制电压。

可选的，所述选通子单元包括：第一三极管，所述第一三极管的控制端接入所述比较电压信号，所述第一三极管的第一端耦接所述负载模块的输出端，所述第一三极管的第二端接入所述第一控制电压；或者，第一MOS管，所述第一MOS管的控制端接入所述比较电压信号，所述第一MOS管的第一端耦接所述负载模块的输出端，所述第一MOS管的第二端接入所述第一控制电压。

可选的，所述过压保护模块还包括：第一分压单元，用于对所述供电电源的电压分压，所述第一分压单元的输出端耦接所述比较单元的负相输入端。

可选的，所述过压保护模块还包括：第二分压单元，用于对电源电压分压，以获得与所述供电电源的分压值相对应的所述保护阈值电压的分压值，所述第二分压单元的输出端耦接所述比较单元的正相输入端。

可选的，所述过压保护模块还包括：过滤单元，与所述比较单元的负相输入端耦接，用于过滤所述供电电源的电压中的抖动信号。

可选的，所述过压保护模块还包括：翻转控制单元，用于将所述保护阈值电压转为阈值电压范围，所述翻转控制单元的第一端耦接所述比较单元的正相输入端，所述翻转控制单元的第二端耦接所述比较单元的输出端，所述比较单元根据所述供电电源的电压值与所述阈值电压范围的比较结果向所述供压模块输出第一控制信号。

可选的，所述睡眠唤醒控制模块包括：选通单元，所述选通单元的一端耦接所述负载单元的输出端，所述选通单元的另一端接入所述第一控制电压；所述选通单元用于响应于接收到所述唤醒信号或所述睡眠信号，选择性地导通或关断，以向所述供压模块输出第二控制信号。

可选的，所述选通单元包括：第二三极管，所述第二三极管的控制端接入所述唤醒信号或所述睡眠信号，所述第二三极管的第一端耦接所述负载单元的输出端，所述第二三极管的第二端接入所述第一控制电压；或者，第二MOS管，所述第二MOS管的控制端接入所述唤醒信号或所述睡眠信号，所述第二MOS管的第一端耦接所述负载单元的输出端，所述第二MOS管的第二端接入所述第一控制电压。

可选的，所述睡眠唤醒控制模块还包括：第三分压单元，用于对所述唤醒信号或睡眠信号的电压进行分压，所述第三分压单元的输出端耦接所述选通单元的控制端。

可选的，所述开关模块包括：第一开关单元，所述第一开关单元的第一端耦接所述供电电源，所述第一开关单元的第二端耦接所述后级负载；第二开关单元，所述第二开关单元的第一端耦接所述第一开关单元的控制端，所述第二开关单元的第二端接地，所述第二开关单元的控制端耦接所述供压模块的输出端。

可选的，所述控制电路包括：缓启动模块，所述缓启动模块用于调整所述第一开关单元的导通速率。

可选的，所述缓启动模块包括：第一电容，所述第一电容的第一端接入所述供电电源，所述第一电容的第二端耦接所述第一开关单元的控制端；第一阻抗，所述第一阻抗的第一端接入所述供电电源，所述第一阻抗的第二端耦接所述第一开关单元的控制端；第二阻抗，所述第二阻抗的第一端耦接所述第一开关单元的控制端，所述第二阻抗的第二端耦接所述第二开关单元的第一端。

可选的，所述控制电路还包括：极性控制模块，用于在所述开关模块导通时，在电信号由所述供电电源流入所述后级负载时导通，在电信号由所述后级负载流入所述供电电源时截止。

第二方面，本申请实施例还公开一种激光雷达，激光雷达包括：控制电路及负载；

所述负载经由所述控制电路接入供电电源；

所述控制电路包括，开关模块、供压模块、过压保护模块以及睡眠唤醒控制模块；

所述开关模块，用于选择性地将所述供电电源接入所述负载；

所述过压保护模块，与所述供压模块连接，用于根据供电电源的电压值向所述供压模块输出第一控制信号；

所述睡眠唤醒控制模块，与所述供压模块连接，用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向所述供压模块输出第二控制信号；

所述供压模块，与所述过压保护模块和所述睡眠唤醒控制模块连接，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制所述开关模块导通或断开。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本申请技术方案中，控制电路包括开关模块、供压模块、过压保护模块和睡眠唤醒控制模块；过压保护模块向供压模块输出第一控制信号，睡眠唤醒控制模块向供压模块输出第二控制信号，供压模块根据第一控制信号和第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制开关模块导通或断开。本申请技术方案通过使过压保护模块和睡眠唤醒控制模块共用供压模块，能够使供压模块在第一控制信号和第二控制信号的共同控制下，控制开关模块导通或断开，兼顾过压保护功能和睡眠唤醒功能；并且，第一控制信号和第二控制信号不会影响彼此的控制效果，从而保证控制电路的灵敏度。此外，由于共用供压模块，避免由于同时实现两种功能而导致控制电路结构的异常复杂和庞大，使控制电路的结构简单。

进一步地，供压模块包括负载单元；过压保护模块包括比较单元，如比较器；睡眠唤醒控制模块包括选通单元，如三极管或MOS管。本申请技术方案的控制电路中各个电子器件容易获得，成本低，无缺料风险，适合量产，适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种控制电路的具体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种比较单元的具体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种比较单元的具体结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种控制电路的具体结构示意图；

图6a是本发明实施例提供的一种比较单元的输入电压变化与输出电压变化的示意图；

图6b是本发明实施例提供的两种比较单元的输入电压变化与输出电压变化的示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种控制电路的具体结构示意图；

图8是本发明实施例提供的再一种控制电路的具体结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，如何兼顾激光雷达的器件安全以及睡眠唤醒功能，是一个亟待解决的技术问题。

现有技术中使用理想二极管控制器(例如TI LM74800)控制供电电源与激光雷达的接通或断开，实现电源入口防护。但是，现有技术中的方案依赖于理想二极管控制器，在全球芯片供应紧张的情况下，存在缺料风险。

此外，电源网络的电气异常问题还包括电源反极性和电源短时中断。电源反极性是指电源与负载设备连接时正负电极接反，造成负载设备电气元件的损坏。电源短时间内对地短接时，由于电源一般会为多个设备提供电能，当某个设备发生短路时会造成电源对地短接。对于激光雷达来说，一般会内置储能电容，当电源短时间短路时储能电容为激光雷达提供电能使得该段时间内激光雷达仍然可以正常工作，当电源短路时电容也会迅速对地放电，产生大电流，造成激光雷达产生较大功耗而发热；同时电容对地放电则电容中留存的供给激光雷达使用的电能会减小，为了保证激光雷达电源短时中断过程中的正常使用，需要增加供电电容的数量，这会造成激光雷达成本的增加。如果不增加供电电容的数量则会造成电源短时中断时激光雷达不能正常工作。

本申请技术方案通过使过压保护模块和睡眠唤醒控制模块共用供压模块，能够使供压模块在第一控制信号和第二控制信号的共同控制下，控制开关模块导通或断开，兼顾过压保护功能和睡眠唤醒功能；并且，第一控制信号和第二控制信号不会影响彼此的控制效果，从而保证控制电路的灵敏度。

此外，由于共用供压模块，避免由于同时实现两种功能而导致控制电路结构的异常复杂和庞大，使控制电路的结构简单。

进一步地，供压模块包括负载单元；过压保护模块包括比较单元，如比较器；睡眠唤醒控制模块包括选通单元，如三极管或MOS管。本申请技术方案的控制电路中各个电子器件容易获得，成本低，无缺料风险，适用范围更广。

进一步地，本申请的控制电路还包括极性控制模块，极性控制模块用于在开关模块导通时，在电信号由供电电源流入后级负载时导通，在电信号由所述后级负载流入供电电源时截止，从而避免供电电源与后级负载连接时正负电极接反造成电流倒灌入供电电源造成供电电源损坏，以及可以避免电源短时中断时后级负载中的储能元件对地放电，进而避免造成电气元件(如MOS管等)的损坏，保证激光雷达的正常使用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例一种控制电路的结构示意图。

如图1所示，控制电路20包括开关模块201、供压模块202、过压保护模块203和睡眠唤醒控制模块204。

其中，开关模块201用于选择性地将供电电源10接入后级负载30。具体地，开关模块201导通时，供电电源10接入后级负载30；开关模块201关断时，供电电源10与后级负载30断开连接。

过压保护模块203的一端耦接供电电源10，另一端与供压模块202相连接，过压保护模块203用于根据供电电源10的电压值向供压模块202输出第一控制信号CTR1。

睡眠唤醒控制模块204的一端接入唤醒信号/睡眠信号，另一端与供压模块202连接，睡眠唤醒控制模块204用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向供压模块202输出第二控制信号CTR2。

供压模块202用于根据第一控制信号CTR1和第二控制信号CTR2选择性地输出第一控制电压OUT1或第二控制电压OUT2，以控制开关模块201导通或断开。

本实施例中，供压模块202输出第一控制电压OUT1时，开关模块201关断，供电电源10与后级负载30断开连接；供压模块202输出第二控制电压OUT2时，开关模块201导通，供电电源10接入后级负载30。

下面结合图2示出的控制电路的具体结构图进行详细说明。在图2所示电路中，第二控制电压OUT2为电源电压VCC，第一控制电压OUT1为地电压。相应地，第一控制信号为电源电压VCC或地电压，第二控制信号为电源电压VCC或地电压。

一并参照图1和图2，开关模块201包括第一开关单元和第二开关单元；其中，第一开关单元的第一端耦接供电电源，第一开关单元的第二端耦接后级负载30；第二开关单元的第一端耦接第一开关单元的控制端，第二开关单元的第二端接地，即接第一控制电压OUT1，第二开关单元的控制端耦接供压模块202的输出端。

具体的，第一开关单元包括PMOS管Q1，第二开关单元包括NMOS管Q2；PMOS管Q1的源极接入供电电源10，PMOS管Q1的漏极耦接负载30，负载30可以是用于储能的电容，也可以是其他用电器件，如激光器、探测器等。PMOS管Q1的栅极耦接NMOS管Q2的漏极，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的栅极耦接供压模块202的输出端。当供压模块202输出第二控制电压OUT2时，即NMOS管Q2的栅极输入电压为电源电压VCC，此时NMOS管Q2导通，因此PMOS管Q1栅极接地，PMOS管Q1导通，供电电源10接入后级负载30；当供压模块202输出第一控制电压OUT1时，即NMOS管Q2的栅极输入电压为地电压，此时NMOS管Q2断开，因此PMOS管Q1栅极不能接地，PMOS管Q1断开，供电电源10与后级负载30断开连接。因此通过控制供压模块202输出的电压即可控制开关模块201的导通或断开。

进一步的，为了避免NMOS管Q2断开后，PMOS管Q1栅极悬空，而出现PMOS管Q1关断失败的情况，在PMOS管Q1的栅极和源级之间设置电阻R11，当NMOS管Q2断开后，R11中电流为0，也即R11两端电压为0，则PMOS管Q1可以顺利关断。

需要说明的是电源电压VCC可以由电压源(如恒压源)提供，且电源电压VCC大于NMOS管Q2的开启电压。

下面将结合附图对过压保护模块203和睡眠唤醒控制模块204如何控制过压保护模块输出第一控制电压OUT1或第二控制电压OUT2做具体说明。

在一个具体实施例中，供压模块202可以包括负载单元，负载单元的输入端接入第二控制电压OUT2(即电源电压Vcc)，负载单元的输出端耦接开关模块201的控制端。

具体的，如图2所示，负载单元为电阻R1，电阻R1的输入端接入电源电压VCC，电阻R1的输出端耦接开关模块201的控制端，即R1的输出端耦接NMOS管Q2的栅极。

进一步地，供压模块202还可以包括限流单元，以控制流入开关模块201的电流的大小，避免电流过大对开关模块201造成损坏。具体地，请参照图5，限流单元可以包括电阻R9和电阻R10，电阻R9的一端耦接比较单元U1的输出端，电阻R9的另一端耦接电阻R1的输出端；电阻R10的一端耦接电阻R1的输出端，电阻R10的另一端耦接NMOS管Q3的漏极。

在一个具体实施例中，过压保护模块203包括比较单元U1，比较单元U1的输入端分别接入供电电源10与保护阈值电压V1，比较单元U1的输出端耦接负载单元202的输出端，比较单元U1用于比较供电电源10的电压值与保护阈值电压V1，并根据比较结果向供压模块202输出第一控制信号CTR1。需要说明的是保护阈值电压V1的大小根据后级负载30的额定电压和额定冲击耐受电压设置，用于避免供电电源输出的过大造成负载30的损坏，保护阈值电压V1大于或等于负载30的额定电压，且小于负载30的额定冲击耐受电压。具体地，保护阈值电压V1可以由恒压源提供。

具体地，如图2至图4所示，比较单元U1的输出端耦接电阻R1的输出端，电阻R1的输出端输出地电压或电源电压VCC。比较单元U1的正相输入端接入保护阈值电压V1，比较单元U1的负相输入端接入供电电源10。供电电源10的电压值大于(或等于)保护阈值电压V1时，即供电电源10的电压过大时，比较单元U1内部开关器件导通，电源电压VCC经由电阻R1接地，比较单元U1的输出端输出地电压，电阻R1的输出端电压为地电压(即0V)。NMOS管Q2的栅极接入地电压，NMOS管Q2断开，PMOS管Q1的栅极与源级的电压差不能维持大于PMOS管Q1的开启电压，PMOS管Q1断开，供电电源10与后级负载30断开连接，也即供电电源10不再为后级负载30供电。因此在供电电源10的电压过大时(即供电电源10的电压超过保护阈值电压V1时)，可以及时控制开关模块201断开，以避免供电电源10过压对负载30造成的损害。

相应地，供电电源10的电压值小于保护阈值电压V1时，比较单元U1内部开关器件断开，此时，电阻R1不能经由比较单元U1内部的开关器件接地，因此不能形成回路，所以电阻R1的输出端电压为电源电压Vcc(即第二控制电压OUT2)。电阻R1的的输出端输出电源电压VCC至NMOS管Q2的栅极，NMOS管Q2导通，PMOS管Q1的栅极接地，PMOS管Q1导通，供电电源10与后级负载30连接，也即供电电源10为后级负载30供电。因此在供电电源10的电压恢复到保护阈值电压V1以下时，可以及时控制开关模块201导通，使得供电电源10及时接入后级负载30，使负载30可以及时恢复正常工作。具体地，比较单元U1可以采用集电极开路(OpenCollector,OC门)比较器或者漏极开路(Open Drain,OD门)比较器。图3和图4示出了集电极开路(Open Collector,OC门)比较器和漏极开路(Open Drain,OD门)比较器的内部结构图。比较单元U1内部开关器件为第一三极管，如NPN三极管；或者第一MOS管，如NMOS管。比较单元U1的正相输入端接入保护阈值电压V1，比较单元U1的负相输入端接入供电电源10。当比较单元U1的负相输入端的电压U1-大于正相输入端的电压U1+(也即供电电源10的电压值大于或等于保护阈值电压V1)时，比较单元U1正负输入端的比较结果输出的电压(高压)使得比较器内部的NPN三极管或者NMOS管导通，则电阻R1可以通过比较器内部的NPN三极管或者NMOS管接地而形成回路，因此电阻R1的输出端为地电压(即第一控制电压OUT1)，从而控制开关模块201断开，进而避免供电电源10电压过大造成负载30损坏；当比较单元U1的负相输入端的电压U1-小于正相输入端的电压U1+(也即供电电源10的电压值未超过保护阈值电压V1)时，比较单元U1正负输入端的比较结果输出的电压(低压)使得比较器内部的NPN三极管或者NMOS管断开，则电阻R1无法通过比较器内部的NPN三极管或者NMOS管接地而形成回路，因此电阻R1的输出端为电源电压Vcc(即第二控制电压OUT2)，从而控制开关模块201导通，进而在供电电源10电压恢复正常后及时给负载30供电，以及时恢复负载的正常工作。

进一步地，比较单元U1也可以采用比较器和选通子单元的方式；其中，比较器用于比较供电电源10的电压值与保护阈值电压V1，并输出比较电压信号；选通子单元与比较器连接，用于响应接收到到的比较电压信号，选择性地导通或关断，选通子单元的控制端接入比较电压信号，选通子单元的一端耦接负载单元(即R1)的输出端，选通子单元的另一端接入第一控制电压OUT1(即接地)。当比较供电电源10的电压值大于保护阈值电压V1，控制选通子单元导通，当比较供电电源10的电压值小于保护阈值电压V1，控制选通子单元断开。具体地，比较器可以采用一般输出高低电平的比较器，选通子单元可以选择MOS管或三极管(如NMOS、NPN三极管、POMS、PNP三极管等)。

例如，选通子单元包括第一三极管，第一三极管的控制端接入比较电压信号，第一三极管的第一端耦接负载模块(R1)的输出端，第一三极管的第二端接入第一控制电压OUT1；或者，选通子单元包括第一MOS管，第一MOS管的控制端接入比较电压信号，第一MOS管的第一端耦接负载模块(R1)的输出端，第一MOS管的第二端接入第一控制电压OUT1。需要说明的是，根据选择的选通子单元类型不同，可以适当调整供电电源10和保护阈值电压V1与比较器正负输入端的连接关系，以保证当比较供电电源10的电压值大于保护阈值电压V1，控制选通子单元导通，当比较供电电源10的电压值小于保护阈值电压V1，控制选通子单元断开。例如，在本实施例中当选通子单元为NPN三极管或NMOS管时，供电电源10接比较器的正输入端，保护阈值电压V1接比较器的负输入端，当比较供电电源10的电压值大于保护阈值电压V1时比较器输出高电压，控制NPN三极管或NMOS管导通；在本实施例中当选通子单元为PMOS管时，供电电源10接比较器的负输入端，保护阈值电压V1接比较器的正输入端，当比较供电电源10的电压值大于保护阈值电压V1时比较器输出低电压，控制PMOS管导通。具体控制原理参照前述实施例，在此不做赘述。

进一步地，比较单元U1的供电电压V2的大小决定了比较单元U1的最高可输入电压，故而可以将供电电源10的电压作为比较单元U1的供电电压。当然可以采用其他电压源为比较单元U1提供供电电压。

进一步地，过压保护模块203还包括过滤单元，过滤单元与比较单元U1的负相输入端耦接，用于过滤供电电源10的电压中的抖动信号。具体地，参照图5，过滤单元为电容C1。电容C1可以滤除供电电源10的电压POWIN中的毛刺信号，避免供电电源10的电压POWIN中的毛刺信号误触发开关模块201断开，影响负载30的正常工作。

继续参照图5，过压保护模块203还可以包括翻转控制单元，翻转控制单元用于将保护阈值电压V1转为阈值电压范围。具体地，翻转控制单元可以为电阻R6。电阻R6的第一端耦接比较单元U1的正相输入端，电阻R6的第二端耦接比较单元U1的输出端，比较单元U1根据供电电源的电压值POWIN与阈值电压范围的比较结果向供压模块202输出第一控制信号。

具体地，一并参照图6a，通过设置电阻R6，能够使比较单元U1发生状态翻转的电压从一个固定值V1变为一个阈值电压范围(Vth-～Vth+)。也就是说，当比较单元U1的负相输入端的电压(也即供电电源10的电压)逐渐上升且高于阈值电压范围上限Vth+时，比较单元U1的状态发生变化，其输出端的电压由高电平翻转为低电平(即控制R1接地)；当比较单元U1的负相输入端的电压逐渐降低且低于阈值电压范围下限Vth-时，比较单元U1的状态发生变化，其输出端的电压由低电平翻转为高电平(即断开R1与地的连接)。因此可以避免供电电源10电压不稳定时(即在保护阈值电压V1上下波动时)，造成开关模块频繁开关，影响电路正常工作的问题。

一并参考图6b，图6b示出了比较单元U1不包括翻转控制单元(即无R6)和包括翻转控制单元(即有R6)的两种情况下输入电压变化(即供电电源10的电压POWIN的变化)和输出电压变化的示意图。由图6b左图可知，当不设置翻转控制单元时，供电电源10的电压POWIN在保护阈值电压V1上下波动时会造成比较单元U1的输出频繁改变，进而造成开关模块201频繁开关，影响电路的正常使用；当设置翻转控制单元后，将保护阈值电压V1转为阈值电压范围(Vth-～Vth+)，当供电电源10的电压POWIN在保护阈值电压V1上下波动时减少了比较单元U1输出变换的频率，避免开关模块201频繁开关，且依然能保证供电电源10的电压POWIN过大时，控制开关模块201断开以保护后级负载30。

在一个具体实施中，睡眠唤醒模块204可以包括选通单元，选通单元的一端耦接负载单元的输出端，选通单元的另一端接入第一控制电压OUT1，选通单元用于响应于接收到唤醒信号或睡眠信号，选择性地导通或关断，以向供压模块202输出第二控制信号。

继续参照图2，选通单元为NMOS管Q3。睡眠唤醒模块204接收来自以太网物理层芯片40输出的睡眠信号或唤醒信号。睡眠信号为高电平信号，唤醒信号为低电平信号。当以太网物理层芯片40输出高电平的睡眠信号时，NMOS管Q3导通，电源电压VCC经由电阻R1接地。NMOS管Q3的漏极电压为地电压，电阻R1的输出端电压为地电压，NMOS管Q2的栅极接入地电压，NMOS管Q2断开，PMOS管Q1的栅极与源级的电压差不能维持大于PMOS管Q1的开启电压，PMOS管Q1断开，供电电源10与后级负载30断开连接，也即供电电源10不再为后级负载30供电。

相应地，当以太网物理层芯片40输出低电平的唤醒信号时，NMOS管Q3关断，断开电源电压VCC与地的连接。NMOS管Q3的漏极电压为电源电压，电阻R1的输出端电压为电源电压，NMOS管Q2导通，PMOS管Q1的栅极接地，PMOS管Q1导通，供电电源10与后级负载30连接，也即供电电源10为后级负载30供电。

需要说明的是，选通单元还可以采用PMOS管，当选通单元采用PMOS管时，PMOS管的源极连接电阻R1的输出端，PMOS管的漏极接地，此时需要调整睡眠信号为低电平，唤醒信号为高电平，以保证接收到睡眠信号时控制开关模块201断开，接收到唤醒信号时控制开关模块201导通。

此外，选通单元也可以是第二三极管，第二三极管的控制端接入唤醒信号或所述睡眠信号，第二三极管的第一端耦接电阻R1输出端，第二三极管的第二端接地。若控制电路不设置共用的电源电压VCC和电阻R1，过压保护模块203直接输出高低电平至NMOS管Q2的栅极，以太网物理层芯片40也直接输出高低电平至NMOS管Q2的栅极，则过压保护模块203和以太网物理层芯片40的控制指令不同时，会导致控制失效。例如，比较单元U1输出高电平(也即供电电源10的电压值小于保护阈值电压V1，控制NMOS管Q2导通)，以太网物理层芯片40输出低电平(对应休眠，控制NMOS管Q2关断)，则会形成从过压保护模块203到以太网物理层芯片40的回路，此时MOS管Q2的栅极电压会处于半压(不是高电平也不是低电平)，影响对NMOS管Q2控制的灵敏度。换言之，虽然以太网物理层芯片40输出的低电平需要控制NMOS管Q2断开，但由于过压保护模块203输出高电平的影响，使NMOS管Q2的栅极仍然有电压，则造成其并不能控制NMOS管Q2断开。此外，从过压保护模块203到以太网物理层芯片40的回路造成以太网物理层芯片40的输出管脚流入电流，也会对以太网物理层芯片40造成损伤。

而在本实施例中，过压保护模块203和睡眠唤醒控制模块204在控制开关模块202的过程中，无论另一模块输出的控制信号是什么，均不会对自身的控制灵敏性造成影响，从而实现过压保护以及睡眠唤醒的控制精准性。

在一个非限制性的实施例中，由于保护阈值电压V1需要高于正常的供电电源10的电压POWIN，因此在比较单元U1供电电压V2为供电电源10的电压POWIN时，保护阈值电压V1会超过比较单元U1的可输入范围。为了防止比较单元U1的输入电压过压，也即输入电压不能超过供电电压V2，设置分压电路对供电电源10的电压POWIN进行分压，相应地，对保护阈值电压V1也进行相应的分压。此外，当比较单元U1的供电电压V2小于供电电源10的电压POWIN时，供电电源10的输入也会造成比较单元U1的损坏，因此也需要设置分压电路对供电电源10的电压POWIN进行分压，相应地，对保护阈值电压V1也进行相应的分压

具体实施中，过压保护模块203还包括第一分压单元，第一分压单元用于对供电电源10的电压POWIN分压，第一分压单元的输出端耦接比较单元U1的负相输入端。相应地，过压保护模块203还包括第二分压单元，用于对电源电压VCC分压，以获得与供电电源10的分压值相对应的保护阈值电压V1的分压值，第二分压单元的输出端耦接比较单元U1的正相输入端。

一并参照图1和图5，第一分压单元包括电阻R4和电阻R5，电阻R4的一端接入供电电源的电压POWIN，电阻R4的另一端耦接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端耦接比较单元U1的负相输入端。

相应地，第二分压单元包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端接入电源电压VCC，电阻R2的另一端耦接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端耦接比较单元U1的正相输入端。

具体地，电源电压VCC可以是通过供电电源10的电压POWIN转换而来，电源电压VCC的电压大小一般小于供电电源10的电压POWIN，所以在比较单元U1的正负管脚均设置分压，通过电阻R2和电阻R3以及电阻R4和电阻R5，实现对供电电源10的电压POWIN和保护阈值电压V1的分压，从而实现对供电电源10的电压POWIN是否过压的监控。

同理，在睡眠唤醒控制模块204中，也可以设置分压单元，也即第三分压单元，以用于对唤醒信号或睡眠信号的电压进行分压。第三分压单元包括电阻R7和电阻R8。电阻R7的一端接入唤醒信号或睡眠信号，电阻R7的另一端耦接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地，电阻R7的另一端耦接NMOS管Q3的栅极。

进一步的，如图7所示，控制电路20还可以包括缓启动模块205。缓启动模块205用于调整第一开关单元(也即PMOS管Q1)的导通速率。缓启动模块205通过调整PMOS管Q1的导通速率，能够降低浪涌电流峰值，避免器件损坏。

进一步地，缓启动模块包括第一电容、第一阻抗和第二阻抗；其中，第一电容的第一端接入供电电源，第一电容的第二端耦接第一开关单元的控制端；第一阻抗的第一端接入供电电源，第一阻抗的第二端耦接第一开关单元的控制端；第二阻抗的第一端耦接第一开关单元的控制端，第二阻抗的第二端耦接第二开关单元的第一端。

具体地，继续参考图7，缓启动模块205包括电阻R12、并联的电容C2和电阻R11，电阻R12的一端耦接NMOS管Q2的漏极，电阻R12的另一端耦接PMOS管Q1的栅极。通过上述结构可以控制PMOS管Q1的栅极和源极的电压差缓慢上升，也即可以控制PMOS管Q1的缓慢开启，降低PMOS管Q1的导通速率，从而避免PMOS管Q1导通过程中产生过大的电流，造成Q1导通时功耗大且发热的问题，同时也能避免Q1中导通电流过大造成器件损坏。

进一步地，缓启动模块205还可以包括稳压二极管D2，稳压二极管D2能够使PMOS管Q1的栅极和源极的电压差不超过器件的安全阈值，避免器件损坏。

在一个非限制性的实施例中，继续参照图7，控制电路20还可以包括极性控制模块206，极性控制模块206用于在PMOS管Q1导通时，在电信号由供电电源10流入后级负载30时导通，在电信号由后级负载30流入供电电源10时截止。

具体地，极性控制模块206为二极管D1，二极管D1的阳极接入供电电源10，二极管D1的阴极耦接缓启动模块205。更具体地，二极管D1的阴极耦接电容C2的一端，电容C2的另一端耦接PMOS管Q1的栅极。通过设置二极管D1，可以进一步解决前述的电源反极性和电源短时中断的问题。

进一步的，当采用供电电源10的电压作为比较单元U1的供电电压时，为了避免供电电源10出现负压时比较单元U1的损坏，供电电源10需要经过极性控制模块206(即图7所示的二极管D1)之后再接入比较单元U1。

本实施例中，负载30可以包括多个储能元件，例如电容。

本发明实施例通过在供电电源10的入口设置二极管D1，可以防止电源反接，还可以在短时中断的过程中保证激光雷达的正常工作。具体地，若没有设置二极管D1，当供电电源10短暂对地短接时，负载30中的电容会迅速对地放电，产生大电流和大功耗，造成电容中储存的电能较少，不能保证激光雷达在该时间段内的用电。当设置二极管D1后，能够防止负载30中的电容对地的放电，从而使电容中保留足够多的电能用于激光雷达工作。

进一步地，现有技术中理想二极管控制器关断PMOS管Q1的速度在几百纳秒(ns)，而本发明实施例通过二极管D1截止的速度为几十纳秒，关断速度更快，从而能够使电容中损失更少的电能，进而在电容数量更少的情况下激光雷达也能够正常工作，降低激光雷达的成本。

在一个可选实施例中，请参照图8，图5中的NMOS管Q2和NMOS管Q3也可以相应地替换为三极管Q2和三极管Q3。

关于图8所示控制电路的更多具体实施方式可以参照前述实施例，此处不再赘述。

请参照图9，本发明实施例还公开一种激光雷达90，激光雷达90包括控制电路20及负载30。供电电源10经由控制电路20为负载30提供电压。

具体而言，激光雷达90中还可以包括光发射装置和光接收装置，光发射装置用于发射脉冲信号，光接收装置用于接收回波并探测目标。负载30可以是激光雷达的光发射装置中的相应器件或电路结构，例如激光器以及激光器的控制电路；负载30也可以是激光雷达的光接收装置中的相应器件或电路结构，例如探测器、探测器的控制电路和探测器信号处理电路等。

关于所述控制电路20的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1至图8及其对应实施例中的相关描述，这里不再赘述。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。

本发明实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本发明实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本发明实施例的任何限制。

本发明实施例中出现的“连接”是指直接连接或者间接连接等各种连接方式，以实现设备间的通信，本发明实施例对此不做任何限定。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种适用于激光雷达的控制电路，其特征在于，包括：开关模块、供压模块、过压保护模块和睡眠唤醒控制模块；

所述开关模块用于选择性地将供电电源接入后级负载；

所述过压保护模块与所述供压模块连接，用于根据所述供电电源的电压值向所述供压模块输出第一控制信号；

所述睡眠唤醒控制模块与所述供压模块连接，用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向所述供压模块输出第二控制信号；

所述供压模块与所述过压保护模块和所述睡眠唤醒控制模块连接，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制所述开关模块导通或断开。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述供压模块包括：

负载单元，所述负载单元的输入端接入所述第二控制电压，所述负载单元的输出端耦接所述开关模块的控制端。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述过压保护模块包括：比较单元，所述比较单元的输入端分别接入所述供电电源与保护阈值电压，所述比较单元的输出端耦接所述负载单元的输出端；所述比较单元用于比较所述供电电源的电压值与所述保护阈值电压，并根据比较结果向所述供压模块输出第一控制信号。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述比较单元包括：

比较器，用于比较所述供电电源的电压值与所述保护阈值电压，并输出比较电压信号；

选通子单元，与所述比较器连接，用于响应于接收到所述比较电压信号，选择性地导通或关断；所述选通子单元的控制端接入所述比较电压信号，所述选通子单元的一端耦接所述负载单元的输出端，所述选通子单元的另一端接入所述第一控制电压。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述选通子单元包括：

第一三极管，所述第一三极管的控制端接入所述比较电压信号，所述第一三极管的第一端耦接所述负载模块的输出端，所述第一三极管的第二端接入所述第一控制电压；

或者，第一MOS管，所述第一MOS管的控制端接入所述比较电压信号，所述第一MOS管的第一端耦接所述负载模块的输出端，所述第一MOS管的第二端接入所述第一控制电压。

6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括：第一分压单元，用于对所述供电电源的电压分压，所述第一分压单元的输出端耦接所述比较单元的负相输入端。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括：第二分压单元，用于对电源电压分压，以获得与所述供电电源的分压值相对应的所述保护阈值电压的分压值，所述第二分压单元的输出端耦接所述比较单元的正相输入端。

8.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括：过滤单元，与所述比较单元的负相输入端耦接，用于过滤所述供电电源的电压中的抖动信号。

9.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括：翻转控制单元，用于将所述保护阈值电压转为阈值电压范围，所述翻转控制单元的第一端耦接所述比较单元的正相输入端，所述翻转控制单元的第二端耦接所述比较单元的输出端，所述比较单元根据所述供电电源的电压值与所述阈值电压范围的比较结果向所述供压模块输出第一控制信号。

10.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述睡眠唤醒控制模块包括：

选通单元，所述选通单元的一端耦接所述负载单元的输出端，所述选通单元的另一端接入所述第一控制电压；所述选通单元用于响应于接收到所述唤醒信号或所述睡眠信号，选择性地导通或关断，以向所述供压模块输出第二控制信号。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述选通单元包括：

第二三极管，所述第二三极管的控制端接入所述唤醒信号或所述睡眠信号，所述第二三极管的第一端耦接所述负载单元的输出端，所述第二三极管的第二端接入所述第一控制电压；

或者，第二MOS管，所述第二MOS管的控制端接入所述唤醒信号或所述睡眠信号，所述第二MOS管的第一端耦接所述负载单元的输出端，所述第二MOS管的第二端接入所述第一控制电压。

12.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述睡眠唤醒控制模块还包括：

第三分压单元，用于对所述唤醒信号或睡眠信号的电压进行分压，所述第三分压单元的输出端耦接所述选通单元的控制端。

13.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关模块包括：

第一开关单元，所述第一开关单元的第一端耦接所述供电电源，所述第一开关单元的第二端耦接所述后级负载；

第二开关单元，所述第二开关单元的第一端耦接所述第一开关单元的控制端，所述第二开关单元的第二端接地，所述第二开关单元的控制端耦接所述供压模块的输出端。

14.根据权利要求13所述的控制电路，其特征在于，包括：

缓启动模块，所述缓启动模块用于调整所述第一开关单元的导通速率。

15.根据权利要求14所述的控制电路，其特征在于，所述缓启动模块包括：

第一电容，所述第一电容的第一端接入所述供电电源，所述第一电容的第二端耦接所述第一开关单元的控制端；

第一阻抗，所述第一阻抗的第一端接入所述供电电源，所述第一阻抗的第二端耦接所述第一开关单元的控制端；

第二阻抗，所述第二阻抗的第一端耦接所述第一开关单元的控制端，所述第二阻抗的第二端耦接所述第二开关单元的第一端。

16.根据权利要求1至15任一项所述的控制电路，其特征在于，还包括：

极性控制模块，用于在所述开关模块导通时，在电信号由所述供电电源流入所述后级负载时导通，在电信号由所述后级负载流入所述供电电源时截止。

17.一种激光雷达，其特征在于，包括：控制电路及负载；

所述负载经由所述控制电路接入供电电源；

所述控制电路包括，开关模块、供压模块、过压保护模块以及睡眠唤醒控制模块；

所述开关模块，用于选择性地将所述供电电源接入所述负载；

所述过压保护模块，与所述供压模块连接，用于根据供电电源的电压值向所述供压模块输出第一控制信号；

所述睡眠唤醒控制模块，与所述供压模块连接，用于根据接收到唤醒信号或睡眠信号向所述供压模块输出第二控制信号；

所述供压模块，与所述过压保护模块和所述睡眠唤醒控制模块连接，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，选择性地输出第一控制电压或第二控制电压，以控制所述开关模块导通或断开。