CN210867506U - 一种激光雷达智能驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例涉及一种激光雷达智能驱动电路,激光雷达智能驱动电路包括：直流转换芯片为直流/直流转换芯片，输入端接供电输入电压VCC；使能信号输入端接入使能控制输入信号；软启动控制电阻R9串接在地和直流转换芯片的时钟信号输入端之间；第一分压电阻R2的一端和第二分压电阻R6的一端分别连接直流转换芯片的反馈引脚，第二分压电阻R6的另一端接地，第一分压电阻R2的另一端接激光雷达智能驱动电路的第二电压输出端；电阻R1的一端接第二电压输出端，另一端接第一电压输出端；ESD保护二极管D3串接在电阻R1的另一端与地之间；电阻R4和电阻R10串联在第二电压输出端与地之间，电阻R10直接接地，电阻R4和电阻R10的串联节点处为短路诊断电压输出端。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种激光雷达智能驱动电路。
背景技术
无人驾驶技术是近年的热点话题，当今越来越公司投入到无人驾驶汽车的研发和生产。激光雷达目前作为无人驾驶车辆的主要传感器，使用也越发普及。
激光雷达的电气特性决定激光雷达启动瞬间，启动电流可为额定工作电流的几倍甚至几十倍，这么大的电流会对整个供电系统造成冲击，甚至会烧坏供电链路保险，因此激光雷达的供电驱动往往是专门的驱动电路。但是在实际应用中，会遇到静电损坏、输出短电源、短地等各种情况的发生，现有的驱动电路无法对这些异常进行诊断和处理，激光雷达的驱动输入的安全性无法得到保障。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种激光雷达智能驱动电路，不仅能给激光雷达供电，还集成有静电释放ESD保护电路能避免静电损坏，此外还可以对激光雷达负载的开路、短电源、短地进行智能的自动诊断，从而实现对激光雷达的驱动保护。
本实用新型实施例提供了一种激光雷达智能驱动电路，包括：直流转换芯片、第一分压电阻R2、第二分压电阻R6、软启动控制电阻R9、ESD保护二极管D3、电阻R1、电阻R4和电阻R10；
所述直流转换芯片为直流/直流转换芯片；
所述直流转换芯片的电压输入端接供电输入电压VCC；
所述直流转换芯片的使能信号输入端接入使能控制输入信号；
所述软启动控制电阻R9串接在地和直流转换芯片的时钟信号输入端之间；
所述第一分压电阻R2的一端和第二分压电阻R6的一端分别连接直流转换芯片的反馈引脚，第二分压电阻R6的另一端接地，第一分压电阻R2的另一端接激光雷达智能驱动电路的第二电压输出端；
电阻R1的一端接第二电压输出端，另一端接第一电压输出端；
ESD保护二极管D3串接在所述电阻R1的另一端与地之间；
电阻R4和电阻R10串联在第二电压输出端与地之间，其中电阻R10直接接地，电阻R4和电阻R10的串联节点处为短路诊断电压输出端。
优选的，所述电路还包括：开路诊断电路；
所述开路诊断电路的两个输入端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端。
进一步优选的，所述开路诊断电路为比较器。
优选的，所述使能控制输入信号为使能无效信号时，所述短路诊断电压输出端的输出信号为短电源诊断输出信号；所述使能控制输入信号为使能有效信号时，所述短路诊断电压输出端的输出信号为短地诊断输出信号。
优选的，所述第二电压输出端对激光雷达输出额定工作电压。
本实用新型实施例提供的一种激光雷达智能驱动电路，能实现静电保护，避免采集电路受静电影响导致损坏。同时激光雷达智能驱动电路带有开路、短路诊断功能，能快速定位部分故障，提高故障排查和解决效率，避免短路烧坏驱动电路或者烧坏负载。本电路还针对激光雷达这一特殊负载的独特电气特性，实现了软启动，避免启动瞬间大的电流会对整个供电系统造成冲击。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的激光雷达智能驱动电路的电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种开路诊断电路的电路结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一个激光雷达智能驱动电路的电路结构实例图；
图4为本实用新型一个具体实施例提供的软启动响应特性曲线图；
图5为本实用新型实施例提供的软启动控制电阻对开关频率的特性影响曲线图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型实施例提供了一种激光雷达智能驱动电路，如图1所示，激光雷达智能驱动电路包括：直流转换芯片U1、第一分压电阻R2、第二分压电阻R6、软启动控制电阻R9、静电释放(Electro-Static discharge，ESD)保护二极管D3、电阻R1、电阻R4和电阻R10；
直流转换芯片U1的电压输入端接供电输入电压VCC；直流转换芯片U1的使能信号输入端EN接入使能控制输入信号；软启动控制电阻R9串接在地和直流转换芯片U1的时钟信号输入端RT/CLK之间；第一分压电阻R2的一端和第二分压电阻R6的一端分别连接直流转换芯片U1的反馈引脚FB，该引脚FB用于输出转换后的直流电压信号。第二分压电阻R6的另一端接地，第一分压电阻R2的另一端接激光雷达智能驱动电路的第二电压输出端；电阻R1的一端接第二电压输出端，另一端接第一电压输出端；ESD保护二极管D3串接在电阻R1的另一端与地之间；电阻R4和电阻R10串联在第二电压输出端与地之间，其中电阻R10直接接地，电阻R4和电阻R10的串联节点处为短路诊断电压输出端。
上述已经将电路结构和各元器件的连接关系描述清楚了，下面结合各部分电路实现的功能，对激光雷达智能驱动电路的功能实现进行说明。
1、输出激光雷达的工作电压
直流转换芯片U1为直流/直流(DC/DC)转换芯片，可实现输入电压VCC稳定变压输出为某一固定电压值VCC1F，VCC1F为负载即激光雷达额定工作电压。因为不同种类激光雷达可能额定工作电压可不一致，因此本电路的第二电压输出端的电压值VCC1F可由第一分压电阻R2和第二分压电阻R6的阻值灵活配置。
2、实现激光雷达的软启动
由于激光雷达的电气性能，在启动瞬间，启动电流可为额定工作电流的几倍甚至几十倍，这么大的电流会对整个供电系统造成冲击，甚至会烧坏供电链路保险。因此在本电路中采用软启动：选用的直流转换芯片U1可通过改变软启动控制电阻R9的阻值，控制直流转换芯片U1的开关频率，从而灵活配置软启动时间，实际相关关系图4、图5。在实际应用中，软启动控制电阻R9的阻值可根据实际负载的激光雷达工作特性去调试匹配，以达到激光雷达启动瞬间最佳工作状态。
3、ESD静电防护
ESD保护二极管D3串接在电阻R1的另一端与地之间，可避免静电通过接插件导入到电路中，损坏电路中的元器件，进行静电防护。
4、激光雷达负载的开路诊断
使能控制输入信号是与激光雷达工作控制信号一致的控制输入信号，即，当控制启动激光雷达工作时，使能控制输入信号为使能有效信号，例如在具体的电路应用中可以选用高电平；当控制关闭激光雷达工作时，使能控制输入信号为使能无效信号，例如在具体的电路应用中可以选用低电平。在后续的短电源诊断和短地诊断中，使能控制输入信号也是同样方式设定的。
在直流转换芯片U1的使能信号输入端EN接入的使能控制输入信号为使能有效信号时，驱动电路开始工作为激光雷达供电。在激光雷达没有开路的情况下，电阻R1两端有电流I通过，此时电阻R1两端电压分别为VCC1F、VCC1。
此时电阻两端有压差V差；
V差＝VCC1F-VCC1＝I×R1；
在激光雷达开路的情况下，电阻R1两端没有电流流过，此时I＝0A，R1电路两端没有压差，即V差＝0；VCC1F＝VCC1。
开路诊断可以具体由一个开路诊断电路来进行判断，开路诊断电路的两个输入端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端，根据VCC1F、VCC1的电压就可以判定负载的激光雷达是否开路。
开路诊断电路可以由比较器来实现。
图2给出了一种可以实现开路诊断的开路诊断电路的具体方式。U2为一个三通道电流/功率监测器芯片，用来监测负载电流。诊断电阻前、后两端电压VCC1F、VCC1分别输入到U2的其中一个通道的IN+1、IN-1。
如上所述，当负载开路时，电流为0，电阻R1两端电压相等，即输入到U2 IN+1、IN-1管脚的电压相等，V差＝0；当不开路时，电流为I(I不等于0)，电阻R1两端电压不相等，即输入到U2的IN+1、IN-1管脚的电压不相等，V差≠0；芯片U2可以将差值电压转换为数字信号通过IIC总线传送给所连接的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。MCU通过不同的数字信号值，来判断负载是否开路。
5、激光雷达智能驱动电路输出的短电源诊断
当控制关闭激光雷达工作时，使能控制输入信号为使能无效信号，此时激光雷达智能驱动电路的输出应当为0，对负载的激光雷达不供电。但是，如果电路出现故障，有外部电源信号短路到激光雷达智能驱动电路的输出，就会造成激光雷达的误开启甚至烧毁。为了防止这种情况，在本电路中通过电阻R4和电阻R10，以及它们串联节点处的短路诊断电压输出端的输出电压来实现对短电源情况的诊断。
当直流转换芯片U1的使能信号输入端EN的输入为使能无效信号时，驱动电路没有为激光雷达供电。此时电阻R4、R10组成的分压AD采集电路的串联节点处短路诊断电压输出端的电压值VAD＝0。
如果负载短电源，VAD＝R10/(R4+R10)×V短，其中V短的负载短电源的电压值，即短路到激光雷达智能驱动电路的外部电源信号。此电压VAD输入给MCU，MCU根据采集到的不同VAD的值，判断负载是否短电源。当VAD值为0时，负载没有短电源，VAD值不为0时，负载短电源。
6、激光雷达智能驱动电路输出的短地诊断
当控制开启激光雷达工作时，使能控制输入信号为使能有效信号，此时激光雷达智能驱动电路的输出应当不为0，对负载的激光雷达供电。但是，如果电路出现故障，激光雷达智能驱动电路的输出短接地，就会造成激光雷达无法正常开启。为了防止这种情况，同样在本电路中通过电阻R4和电阻R10，以及它们串联节点处的短路诊断电压输出端的输出电压来实现对短地情况的诊断。
当直流转换芯片U1的使能信号输入端EN的输入为使能有效信号时，驱动电路开始工作为激光雷达供电。如果负载没有短地，此时电阻R4、R10组成的分压AD采集电路的电压值VAD＝R10/(R4+R10)×VCC，如果负载短地时，VAD值为0。此电压VAD输入给MCU，MCU根据采集到的不同VAD值，判断负载是否短地。当VAD值为0时，负载短地，VAD值不为0时，负载不短地。
图3为本实用新型实施例提供的一个激光雷达智能驱动电路的电路结构实例图。除了上述说明的元器件外，在实际应用的电路中还有用于直流转换芯片U1外围固定配置用于实现驱动电路稳定工作的其它元器件，为本领域技术人员可以理解的常用配置，此处不再详细说明。
可以理解的，图1、图2、图3的电路中，所标注的具体电阻、电感、电容的值，以及元器件的型号，仅为为了说明本实用新型实施例的举例说明，并不限定本实用新型仅能使用这些阻值、电感、电容大小以及型号的元器件来实现本实用新型的电路。
本实用新型的激光雷达智能驱动电路，能实现静电保护，避免采集电路受静电影响导致损坏。同时激光雷达智能驱动电路带有开路、短路诊断功能，能快速定位部分故障，提高故障排查和解决效率，避免短路烧坏驱动电路或者烧坏负载。本电路还针对激光雷达这一特殊负载的独特电气特性，实现了软启动，避免启动瞬间大的电流会对整个供电系统造成冲击。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种激光雷达智能驱动电路，其特征在于，所述激光雷达智能驱动电路包括：直流转换芯片、第一分压电阻R2、第二分压电阻R6、软启动控制电阻R9、ESD保护二极管D3、电阻R1、电阻R4和电阻R10；
所述直流转换芯片为直流/直流转换芯片；
所述直流转换芯片的电压输入端接供电输入电压VCC；
所述直流转换芯片的使能信号输入端接入使能控制输入信号；
所述软启动控制电阻R9串接在地和直流转换芯片的时钟信号输入端之间；
所述第一分压电阻R2的一端和第二分压电阻R6的一端分别连接直流转换芯片的反馈引脚，第二分压电阻R6的另一端接地，第一分压电阻R2的另一端接激光雷达智能驱动电路的第二电压输出端；
电阻R1的一端接第二电压输出端，另一端接第一电压输出端；
ESD保护二极管D3串接在所述电阻R1的另一端与地之间；
电阻R4和电阻R10串联在第二电压输出端与地之间，其中电阻R10直接接地，电阻R4和电阻R10的串联节点处为短路诊断电压输出端。
2.根据权利要求1所述的激光雷达智能驱动电路，其特征在于，所述电路还包括：开路诊断电路；
所述开路诊断电路的两个输入端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端。
3.根据权利要求2所述的激光雷达智能驱动电路，其特征在于，所述开路诊断电路为比较器。
4.根据权利要求1所述的激光雷达智能驱动电路，其特征在于，所述使能控制输入信号为使能无效信号时，所述短路诊断电压输出端的输出信号为短电源诊断输出信号；所述使能控制输入信号为使能有效信号时，所述短路诊断电压输出端的输出信号为短地诊断输出信号。
5.根据权利要求1所述的激光雷达智能驱动电路，其特征在于，所述第二电压输出端对激光雷达输出额定工作电压。
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| CN114636989A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达的发射端电路及检测其驱动电流的方法 |
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| CN114636989B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-02-24 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达的发射端电路及检测其驱动电流的方法 |
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