CN212181012U - 一种脉冲式激光驱动电路及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种脉冲式激光驱动电路及激光雷达，涉及激光雷达技术领域，所述脉冲式激光驱动电路包括：储能升压电路，通过驱动信号控制MOS管的开关为激光管提供间歇性工作的高压，以降低功耗；放电电路，通过驱动信号控制MOS管的开关使电容瞬间放电、激光管瞬时发光。本实用新型的储能升压电路所用的MOS管和放电电路的MOS管是同一个MOS管，在同一驱动信号的信号上升沿时刻开启储能和放电发光模式，实现高压间歇性工作的激光驱动控制，在降低驱动功耗的前提下，进一步减少了驱动信号的通道数量，降低了对处理器和布板资源的要求，减小了设计难度，提高了系统的稳定性和设计灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光雷达产品技术领域，尤其涉及一种脉冲式激光驱动电路，还涉及具有上述脉冲式激光驱动电路的激光雷达产品。
背景技术
随着激光雷达的应用场景不断丰富，高线数激光雷达的需求逐渐兴起。雷达的扫描线数越多，其激光驱动单元的数量就越多，功耗和发热就越严重，影响激光雷达的稳定性。通常采用的方式是激光驱动所需的高压为间歇性工作的方式，需要发光前达到所需高压，发光后高压为较低值，减小高压持续存在带来的功耗增加。基于上述背景，现有技术通常采用两个控制信号才能使激光驱动正常工作：激光所需的储能升压电路的控制信号、激光放电发光的控制信号。两个控制信号存在一定的弊端，一是当雷达线数较多时，比如128线激光雷达，就需要256条控制线，对主控芯片的逻辑资源和布板空间要求较高，二是将高压的控制信号采用多路共用的方法，降低控制线数量，这样一路激光驱动工作时另一路的高压也存在，在程序跑飞或信号接触不良时，或只需要一路激光发光其他路不发光时，高压将持续升高，造成器件的不可逆的损坏，增加设计的复杂性且降低了使用灵活性。
实用新型内容
本实用新型提出一种脉冲式激光驱动电路，储能升压电路所用的 MOS管和放电电路的MOS管是同一个MOS管，采用同一驱动信号通路就能在同一驱动信号的信号上升沿时刻开启储能和激光管放电发光模式，实现高压间歇性工作的激光驱动控制，在降低驱动功耗的前提下，进一步减小了驱动信号的通道数量，减小了对处理器和布板资源的需求，减小了设计难度，提高了系统的稳定性和设计灵活性。本实用新型还提供了具有上述一种脉冲式激光驱动电路的激光雷达。
本实用新型可以通过下面的方式实现：
一种脉冲式激光驱动电路，包括：储能升压电路、放电电路；
储能升压电路，包括DC电源、电感L1、MOS管Q1、二极管D1、电容C1、二极管D3，通过驱动信号控制MOS管的开关为激光管提供间歇性工作的高压，以降低功耗；
放电电路，包括电容C1、MOS管Q1、激光管D2，通过驱动信号控制MOS管的开关使电容C1瞬间放电、二极管瞬时发光；
其中，储能升压电路和放电电路，共用MOS管Q1；
其中，驱动信号用于在同一个上升沿时刻开启储能和激光管放电发光模式。
优选的，电感L1的一端与DC电源的正极连接，另一端与MOS 管Q1的漏极连接；
优选的，MOS管Q1的源极接DC电源的负极，栅极接驱动信号；
优选的，电容C1的一端与MOS管Q1的漏极连接，另一端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极接DC电源的负极；
优选的，激光管D2的阴极与二极管D3的阳极连接，激光管D2 的阳极接DC电源的负极；
优选的，
DC电源的电压范围为1V～20V；
L1的取值为10nH～100uH；
C1的取值为10pF～10nF。
一种激光雷达，包含上述任意一项所述的一种脉冲式激光驱动电路。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供了一种脉冲式激光驱动电路，储能升压电路所用的MOS管和放电电路的MOS管是同一个MOS管，采用同一驱动信号通路就能在同一驱动信号的信号上升沿时刻开启储能和激光管放电发光模式，实现高压间歇性工作的激光驱动控制，在降低驱动功耗的前提下，进一步减小了驱动信号的通道数量，减小了对处理器和布板资源的需求，减小了设计难度，提高了系统的稳定性和设计灵活性。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种脉冲式激光驱动电路结构示意图。
图中符号说明：
DC，外接供电电源；L1，储能电感；D1，升压二极管；C1，储能放电电容；D2，激光二极管；D3，保护二极管；Q1，MOS管；R1，偏置电阻。
图2是本实用新型提供的一种脉冲式激光驱动电路的驱动信号的波形时序图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例的一种脉冲式激光驱动电路，如图1所示，包括储能升压电路，由DC电源、电感L1、MOS管Q1、二极管D1、电容C1、二极管D3组成，通过驱动信号控制MOS管的开关为激光管提供间歇性工作的高压，以降低功耗；
放电电路，由电容C1、MOS管Q1、激光管D2组成，通过驱动信号控制MOS管的开关使电容C1瞬间放电、二极管瞬时发光；
其中，储能升压电路和所述放电电路，共用MOS管Q1。
电感L1的一端与DC电源的正极连接，另一端与MOS管Q1的漏极连接；
MOS的源极接DC电源的负极，MOS管的栅极接驱动信号；
电容C1的一端与MOS管的漏极连接，另一端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极接DC电源的负极；
激光管D2的阴极与二极管D3的阳极连接，激光管D2的阳极接DC电源的负极。
DC电源的电压范围为1V～20V；
L1的取值为10nH～100uH；
C1的取值为10pF～10nF。
图1所示的R1的作用是为MOS管提供静态偏置，防止MOS管误导通造成工作异常或损坏，当正常连接MOS管驱动器时，R1不是必须的；
如图2所示，驱动脉冲端输入一个持续时间为T1的驱动脉冲，MOS 管Q1将持续开启T1的时间，DC电源、电感L1、二极管D1、MOS管Q1 将构成电流回路，电感L1上将产生较大的电流，在T1时间内由于电容 C1无电量因此节点1为低压状态，激光管D2不发光；
当驱动时间T1结束后，MOS管关闭，由于电感L1上的电流不能突变，电感L1、二极管D1、电容C1、二极管D3构成回路，在延时时间T2 内，电感存储的能量转移到电容C1，由于二极管D1的反向抑制作用，电容C1没有电流回路，电量被电容C1存储下来，由于电容C1的容值是固定的，根据U＝Q/C，节点1的电压将升高并维持在一个固定值，使节点1达到高压状态，激光管D2不发光；
在驱动脉冲端的延时时间T2后再输入下一个持续时间为T1的驱动脉冲，MOS管Q1持续开启T1的时间，在T1的上升沿时刻，电容C1与 MOS管Q1、激光管D2构成放电电路，节点1上高压将作用在激光管D2 上，由于激光管内阻、MOS管内阻都很小，因此电容放电时间很快，产生ns级的瞬时大电流，产生图2所示的节点2的发光脉冲，激光管D2 以较高的峰值功率进行发光，电容C1瞬间放电完毕，此时节点1进入低压状态；与此同时，在T1的上升沿时刻，DC电源、电感L1、二极管D1、 MOS管Q1又将构成电流回路，在激光发光的同时，直接进入了新一轮的储能环节；
以一定的重复频率重复驱动脉冲上的驱动脉冲T1、延时时间T2、激光将重复地发出脉冲光，满足激光雷达对于测距重频的要求。
图2所示的驱动脉冲形式，减少了放电时间，在充电的同时完成放电，简化了驱动端的脉冲信号设计，压缩了控制时间；
通过上述驱动脉冲信号的设定，实现了同一驱动信号通路就能在同一驱动信号的信号上升沿时刻开启储能和放电，实现高压间歇性工作的激光驱动控制，在降低驱动功耗的前提下，进一步减小了驱动信号的通道数量，减小了对处理器和布板资源的需求，减小了设计难度，提高了系统的稳定性和设计灵活性。
基于上述实施例中提供的一种脉冲式激光驱动电路，本实用新型实施例还提供了一种激光雷达，其中激光驱动为所述激光雷达的发光单元。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种脉冲式激光驱动电路，包括：储能升压电路、放电电路，其特征在于，
所述驱动电路用于发出驱动信号；
所述储能升压电路，包含DC电源、电感L1、MOS管Q1、二极管D1、电容C1、二极管D3；
所述储能升压电路通过所述驱动信号控制所述MOS管的开关为激光管提供间歇性工作的高压；
所述放电电路，包括电容C1、MOS管Q1、激光管D2；
所述放电电路通过所述驱动信号控制所述MOS管的开关使所述电容C1瞬间放电、激光管瞬时发光；
所述储能升压电路和所述放电电路共用所述MOS管Q1；
所述驱动信号用于在同一个上升沿时刻开启储能和激光管放电发光模式。
2.如权利要求1所述的一种脉冲式激光驱动电路,其特征在于，
所述电感L1的一端与所述DC电源的正极连接，另一端与所述MOS管Q1的漏极连接；
所述MOS管Q1的源极接所述DC电源的负极，所述MOS管Q1的栅极接所述驱动信号；
所述电容C1的一端与所述MOS管Q1的漏极连接，所述电容C1的另一端与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极接所述DC电源的负极。
3.如权利要求1所述的一种脉冲式激光驱动电路,其特征在于，
所述激光管D2的阴极与所述二极管D3的阳极连接，所述激光管D2的阳极接所述DC电源的负极。
4.如权利要求1所述的一种脉冲式激光驱动电路，其特征在于，
所述DC电源的电压范围为1V～20V；
所述L1的取值为10nH～100uH；
所述C1的取值为10pF～10nF。
5.一种激光雷达，其特征在于，包含权利要求1-4中任意一项所述的一种脉冲式激光驱动电路。
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| CN201922360115.2U CN212181012U (zh) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | 一种脉冲式激光驱动电路及激光雷达 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116418057A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 阳极可寻址驱动电路、可寻址驱动电路及激光发射电路 |
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2019
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| CN116418057A (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 阳极可寻址驱动电路、可寻址驱动电路及激光发射电路 |
| CN116418057B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-02-02 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 阳极可寻址驱动电路、可寻址驱动电路及激光发射电路 |
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