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Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidarsystem. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Aussenden eines Laserpulses mit einer Treiberschaltung.
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Stand der Technik
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Kommerzielle automotive Lidar Systeme sowie eine Vielzahl von Entwicklungssystemen basieren auf einem Detektor, der gegenüber Geisterpulsen unempfindlich reagiert. In SPAD (Single Photon Avalanche Diode) basierten Systemen führen Geisterpulse jedoch zu Auslösungen und zu einer damit verbundenen Totzeit des Sensors. Darüber hinaus können Geisterpulse zwangsläufig zu entsprechenden Geisterobjekten führen, die Softwareseitig aufwändig entfernt werden müssen. Zusätzlich können Geisterpulse zu einem Herabsetzen der Auflösung des Detektors im Nahbereich führen. Geisterpulse sind hierbei ungewollte Laserpulse der Laserdioden des Lidar-Systems, die für gewöhnlich durch parasitäre Kapazitäten der Schaltelemente verursacht sind, mittels denen die Laserdioden ausgelöst werden. Parasitäre Kapazitäten der meist als Transistoren ausgebildeten Schaltelemente bewirken nun, dass während des Ladens der Ladekondensatoren der Laserdioden zwischen dem Aussenden aufeinanderfolgender Laserpulse, die Laserdioden mit einem durch die parasitären Kapazitäten verursachten Anregungsstrom versorgt werden, durch den diese zum Aussenden entsprechender Laserpulse angeregt werden.
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Es besteht somit ein Bedarf, Geisterpulse in Lidarsystem zu vermeiden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidarsystem und ein Verfahren zum Erzeugen von Laserpulsen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.
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Nach einem Aspekt wird eine Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidar-System, mit einer Versorgungseinheit zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung und einer Laserdiodeneinheit bereitgestellt, wobei die Laserdiodeneinheit umfasst:
- eine Laserdiode zum Aussenden von Laserpulsen;
- einen Ladekondensator, der über die Versorgungseinheit ladbar und eingerichtet ist, der Laserdiode einen Anregungsstrom bereitzustellen;
- ein Schaltelement, das eingerichtet ist, in einem Schaltvorgang den Ladekondensator über die Laserdiode zu entladen und die Laserdiode zum Aussenden eines Laserpulses anzuregen; und
- einen Bypassgleichrichter, der eingerichtet ist, beim Laden des Ladekondensators eine parasitäre Kapazität des Schaltelements zu laden.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass die Treiberschaltung mit Strombypass für ein LiDAR-System bereitgestellt werden kann, mittels der das Aussenden von Geisterpulsen durch Laserdioden des Lidarsystems verhindert werden kann. Hierzu umfasst die Treiberschaltung eine Laserdiodeneinheit mit einer Laserdiode zum Aussenden von Laserpulsen, einem Ladekondensator zum Bereitstellen eines Anregungsstroms für die Laserdiode, einem Schaltelement zum Entladen des Ladekondensators über die Laserdiode und zum Anregen der Laserdiode zum Aussenden eines Laserpulses und mit einem Bypassgleichrichter zum Laden einer parasitären Kapazität des Schaltelements während des Ladens des Ladekondensators.
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Transistorelemente verfügen üblicherweise über parasitäre Kapazitäten, die aufgrund der räumlichen Nähe der einzelnen Anschlüsse (Gate, Source, Drain) innerhalb der Transistorelemente erzeugt werden. Übliche Treiberschaltungen für Lidarsysteme weisen für jede Laserdiode einen Ladekondensator, der den nötigen Anregungsstrom zum Anregen der Laserdiode und zum Aussenden eines Laserpulses bereitstellt, und ein Schaltelement auf, üblicherweise als Transistor ausgebildet, das eingerichtet ist, den Ladekondensator zum Entladen des Anregungsstroms über die Laserdiode zu entladen und damit die Laserdiode zum Aussenden eines Laserpulses anzuregen.
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Während des Ladens des Ladekondensators zwischen zwei aufeinander folgenden Laserpulsen ist das Schaltelement in einer geöffneten Stellung, sodass ein Entladen des Ladekondensators über die Laserdiode und ein damit verbundenes Aussenden eines Laserpulses unterbunden ist. Aufgrund der parasitären Kapazitäten des Schaltelements kann nun jedoch während des Ladevorgangs des Ladekondensators ein ungewollter Anregungsstrom durch die Laserdiode fließen, der die parasitären Kapazitäten des Schaltelements lädt. Hierdurch kann die Laserdiode zum Aussenden ungewollter Laserpulse, sogenannter Geisterpulse, angeregt werden.
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Durch den Bypassgleichrichter der Laserdiodeneinheit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung mit Strombypass können derartige Geisterpulse während des Ladens des Ladekondensators vermieden werden. Hierzu ist der Bypassgleichrichter eingerichtet, beim Laden des Ladekondensators die parasitären Kapazitäten des Schaltelements zu laden, sodass aufgrund der geladenen parasitären Kapazitäten des Schaltelements ein ungewollter Anregungsstrom durch die Laserdiode und ein damit verbundener Geisterpuls vermieden wird. Indem durch den Bypassgleichrichter die parasitären Kapazitäten des Schaltelements während des Ladens des Ladekondensators geladen werden, wird eine Potentialdifferenz zwischen den Ein- und Ausgängen der zwischen der Versorgungseinheit zum Bereitstellen der Versorgungsspannung und dem Schaltelement angeordneten Laserdiode aufgehoben, sodass während des Ladeprozesses des Ladekondensators durch Bereitstellen der Versorgungsspannung durch die Versorgungseinheit kein Anregungsstrom von der Versorgungseinheit durch die Laserdiode zum Schaltelement zum Laden der parasitären Kapazitäten fließen kann. Hierdurch kann eine Treiberschaltung für ein Lidarsystem bereitgestellt werden, die das Problem der Geisterpulse beheben kann. Hierdurch wird ein Lidarsystem mit verbesserter Auflösung und verbesserter Entfernungsbestimmung ermöglicht, da die auf den Geisterpulsen basierenden Fehlmessungen unterbunden sind.
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Nach einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Aussenden eines Laserpulses mit einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung bereitgestellt, umfassend:
- Bereitstellen einer Versorgungsspannung durch die Versorgungseinheit and die Laserdiodeneinheit;
- Laden des Ladekondensators;
- Laden einer parasitären Kapazität des Schaltelements über den Bypassgleichrichter
- Schalten des Schaltelements in einen geschlossenen Zustand;
- Entladen des Ladekondensators über die Laserdiode; und
- Anregen der Laserdiode und Aussenden eines Laserpulses.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein Verfahren zum Aussenden eines Laserpulses mit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung mit den angeführten Vorteilen bereitgestellt werden kann.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Versorgungseinheit eine Spannungsquelle und eine Wandlereinheit mit einem Spulenelement und einem Wandlerschaltelement, wobei das Wandlerschaltelement eingerichtet ist, in einem geschlossenen Zustand das Spulenelement über die Spannungsquelle zu laden, und in einem geöffneten Zustand das Spulenelement in den Ladekondensator zu entladen.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein technisch einfacher Aufwärtswandler bereitgestellt werden kann. Über den Aufwärtswandler kann die der Laserdiodeneinheit bereitgestellte elektrische Energie definiert werden.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Treiberschaltung eine Mehrzahl von Laserdiodeneinheiten.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass für eine Mehrzahl von Laserdioden das Entstehen von Geisterpulsen vermieden werden kann.
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Hierzu wird jeder Laserdiode einer Laserdiodeneinheit ein Bypassgleichrichter zugeordnet, der wie oben beschrieben eingerichtet ist, beim Laden des jeweiligen Ladekondensators der entsprechenden Laserdiode parasitäre Kapazitäten des jeweils zugeordneten Schaltelements zu laden und somit das Entstehen von Geisterpulsen durch ungewollten Anregungsstrom der jeweiligen Laserdiode beim Laden des Ladekondensators zu vermeiden.
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Nach einer Ausführungsform umfasst jede Laserdiodeneinheit ferner einen Separationsgleichrichter, der eingerichtet ist, die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit auf die jeweilige Laserdiodeneinheit zu separieren.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass jede Laserdiodeneinheit mit der benötigten Versorgungsspannung zum Laden des Ladekondensators und zum Anregen der jeweiligen Laserdiode durch die bereitgestellte Versorgungsspannung der Versorgungseinheit versorgt wird. Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, das die Laserdiodeneinheiten während des Aussendens des Laser-pulses bei geschlossenem Schaltelement voneinander elektrisch unabhängig sind.
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Nach einer Ausführungsform sind der Bypassgleichrichter und/oder der Seperationsgleichrichter als Diodenelemente ausgebbildet.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine möglichst einfache und verlässliche Ausgestaltung der Bypassgleichrichter und/oder der Separationsgleichrichter ermöglicht ist.
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Nach einer Ausführungsform sind der Bypassgleichrichter und/oder der Seperationsgleichrichter als Transistorelemente, insbesondere als Feldeffekt-Transistoren, ausgebbildet.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass möglichst einfache und verlässliche Ausgestaltung der Bypassgleichrichter und/oder Separationsgleichrichter bereitgestellt werden kann.
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Nach einer Ausführungsform sind das Schaltelement und/oder das Wandlerschaltelement als Transistorelemente, insbesondere Feldeffekt-Transistoren, ausgebildet.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine möglichst einfache und verlässliche Ausgestaltung der Schaltelemente und/oder Wandlerschaltelemente bereitgestellt werden kann.
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Nach einer Ausführungsform ist die Laserdiode eingerichtet, Laserpulse einer vorbestimmten Wellenlänge auszusenden.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine Treiberschaltung für ein Lidarsystem mit einer vorbestimmten Wellenlänge der ausgesendeten Laserpulse bereitgestellt werden kann.
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Nach einer Ausführungsform ist die Laserdiodeneinheit eingerichtet, Laserpulse in einer vorbestimmten Taktrate auszusenden.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine Treiberschaltung für ein Lidarsystem mit einer vorbestimmten Taktrate der ausgesendeten Laserpulse bereitgestellt werden kann.
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Nach einer Ausführungsform sind eine Breite und/oder Höhe eines Laserpulses der Laserdiode durch eine Kapazität des Ladekondensators bestimmt.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine einfache und verlässliche Ausgestaltung der Breite und/oder Höhe eines Laserpulses erreicht werden kann. Durch entsprechende Ausgestaltung der Ladekondensatoren mit jeweils ausgewählten Kapazitäten können Laserpuls einer definierten Breite und Höhe erzeugt werden.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Versorgungsspannung:
- Schalten des Wandlerschaltelements der Versorgungseinheit in einem geschlossenen Zustand und Laden des Spulenelements der Versorgungseinheit über die Spannungsquelle; und
- Schalten des Wandlerschaltelements in einen geöffneten Zustand und Entladen des Spulenelements an die Laserdiodeneinheit.
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Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine technisch einfache Lösung zum Definieren der den Laserdiodeneinheiten zur Verfügung stehenden elektrischen Energie ermöglicht ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
- 1 ein schematisches Ersatzschaltbild einer Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ein schematisches Schalbild der Treiberschaltung in 1 gemäß einer Ausführungsform;
- 3 ein weiteres schematisches Schalbild der Treiberschaltung in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 4 ein weiteres schematisches Ersatzschaltbild einer Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 5 ein schematisches Schaltbild der Treiberschaltung in 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 6 ein schematisches Schaltbild einer Treiberschaltung mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aussenden eines Laserpulses mit einer Treiberschaltung gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Treiberschaltung 100 mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer Ausführungsform.
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In der Ausführungsform in 1 umfasst die Treiberschaltung 100 eine Versorgungseinheit 101 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung und einer Laserdiodeneinheit 103. Die Laserdiodeneinheit 103 umfasst eine Laserdiode 105 zum Aussenden von Laserpulsen, einen Ladekondensator 107 zum Bereitstellen eines Anregungsstroms für die Laserdiode 105 und ein Schaltelement 109 zum Entladen des Ladekondensators 107 über die Laserdiode 105 und dadurch zum Anregen der Laserdiode 105 zum Aussenden entsprechender Laserpulse. Ferner umfasst die Laserdiodeneinheit 103 einen Separationsgleichrichter 121, mittels dem die Laserdiodeneinheit 103 mit der Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 versorgt werden kann.
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In 1 sind der Separationsgleichrichter 121 und der Bypassgleichrichter 111 sowohl in geöffneter Stellung (durchgezogene Linie) als auch in geschlossener Stellung (gestrichelte Linie) dargestellt.
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In geschlossener Stellung des Separationsgleichrichters 121 und des Bypassgleichrichters 111 befindet sich die Treiberschaltung 100 in einem Ladezustand, in dem der Ladekondensator 107 durch die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 geladen wird. Hierzu fließt ein Ladestrom von der Versorgungseinheit 101 über den geschlossenen Separationsgleichrichter 121 zum Ladekondensator 107, der hierdurch gemäß seiner Kapazität aufgeladen wird. Ohne den Bypassgleichrichter 111 bzw. für den Fall, dass der Bypassgleichrichter 111 während des Ladevorgangs in geöffneter Stellung betrieben wird, fließt während des Ladevorgangs ein Anregungsstrom durch die Laserdiode 105 zum Schaltelement 109, da aufgrund der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109 eine Potentialdifferenz zwischen den Ein- und Ausgängen der Laserdiode 105 besteht. Durch diesen durch die parasitären Kapazitäten hervorgerufenen Anregungsstrom durch die Laserdiode 105 wird diese zum Aussenden von entsprechenden Laserpulsen, sogenannte Geisterpulsen, angeregt, die somit während des Ladevorgangs des Ladekondensators 107 und somit zwischen dem Aussenden zweier aufeinander folgender Laserpulse ausgesendet werden.
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Zum Vermeiden der Geisterpulse aufgrund der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109 wird während des Ladevorgangs des Ladekondensators 107 der Bypassgleichrichter 111 in die geschlossene Stellung gebracht. Somit fließt ein Ladestrom von der Versorgungseinheit 101 über den Bypassgleichrichter 111 zum Schaltelement 109, wodurch die parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109 geladen werden. Durch das Laden der parasitären Kapazitäten 109 wird die Potentialdifferenz zwischen den Ein- und Ausgängen der Laserdiode 105 aufgelöst, sodass kein Anregungsstrom durch die Laserdiode 105 zum Schaltelement 109 fließt und somit keine Geisterpulse während des Ladeprozesses des Ladekondensators erzeugt werden.
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Nach Beenden des Ladeprozesses des Ladekondensators 107 durch die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 müssen der Separationsgleichrichter 121 und der Bypassgleichrichter 111 in eine geöffnete Stellung gebracht werden. Darauffolgend kann zum Aussenden eines Laserpulses durch die Laserdiode 105 das Schaltelement 109 in eine geschlossene Stellung gebracht werden. Durch das geschlossene Schaltelement 109 wird aufgrund der Potentialdifferenz zwischen den Kondensatorplatten des Ladekondensators 107 dieser zum Entladen angeregt, wodurch der Entladestrom durch die Laserdiode 105 und durch das Schaltelement 109 hindurchfließt. Durch den Anregungsstrom wird die Laserdiode 105 darauffolgend zum Aussenden eines Laserpulses angeregt. Die Breite und Höhe des jeweiligen Laserpulses ist durch die Kapazität des Ladekondensators bestimmt. Die Laserdiode 105 kann ferner dahingehend eingerichtet sein, einen Laserpuls einer vordefinierten Wellenlänge auszusenden.
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Nach Aussenden des Laserpulses durch die Laserdiode 105 und das Entladen des Ladekondensators 107 können im Folgenden das Schaltelement 109 in einen geöffneten Zustand und der Separationsgleichrichter 121 und der Bypassgleichrichter 111 in einen geschlossenen Zustand versetzt werden, wodurch der Ladeprozess des Ladekondensators 107 eingeleitet und der Ladekondensator 107 wieder aufgeladen wird.
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Durch das getaktete Aufladen und Entladen des Ladekondensators 107 über die Laserdiode 105 und das damit verbundene Anregen der Laserdiode 105 und Aussenden eines entsprechenden Laserpulses kann die Treiberschaltung 100 eingerichtet sein, Laserpulse in einer vorbestimmten Taktrate aussenden zu können. Hierzu können das Schaltelement 109, der Separationsgleichrichter 121 und der Bypassgleichrichter 111 entsprechend angesteuert werden, in der vordefinierten Taktrate in dem geöffneten bzw. geschlossenen Zustand versetzt zu werden.
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In 1 ist das Schaltelement 109 als ein Transistorelement 125 insbesondere als ein Feldeffekttransistor ausgebildet.
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Ferner kann die Versorgungseinheit 101 mit einer Schaltfunktion eingerichtet sein, sodass steuerbar über die Schaltfunktion der Versorgungseinheit 101 die Laserdiodeneinheit 103 mit Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 beaufschlagt werden kann. Die Versorgungseinheit 101 kann hierzu beispielsweise als eine Aufwärtswandler ausgestaltet sein, wie dies in 6 dargestellt ist.
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2 zeigt ein schematisches Schaltbild der Treiberschaltung 100 in 1 gemäß einer Ausführungsform.
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Die Ausführungsform in 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform in 1 ausschließlich dadurch, dass der Bypassgleichrichter 111 und der Separationsgleichrichter 121 als Diodenelemente 123 ausgebildet sind. Der Separationsgleichrichter 121, 123 ist hierbei in Durchlassstellung von der Versorgungseinheit 101 in Richtung des Ladekondensators 107 geschaltet, um die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 dem Ladekondensator 107 bereitzustellen. Der Bypassgleichrichter 111, 123 ist in Durchlassrichtung von der Versorgungseinheit 101 in Richtung des Schaltelements 109 orientiert, um ein Laden der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109 durch die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 zu ermöglichen.
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Durch die Diodenelemente ist eine präzise Gleichrichtung mit einem minimalen Leistungsbedarf ermöglicht.
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3 zeigt ein weiteres schematisches Schaltbild der Treiberschaltung 100 in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die Ausführungsform in 3 unterscheidet sich von den Ausführungsformen in 1 und 2 ausschließlich dadurch, dass der Bypassgleichrichter 111 und der Separationsgleichrichter 121 jeweils als Transistorelemente 125 ausgebildet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Transistorelemente 125 insbesondere als Feldeffekttransistoren ausgebildet. Über das Schalten der Transistorelemente 125 des Bypassgleichrichters 111 und des Separationsgleichrichters 121 gemäß dem zu 1 geschilderten Vorgehen, kann das Laden des Ladekondensators 107 über die Versorgungsspannung der Versorgungseinheit 101 und das Laden der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109, 125 erreicht werden.
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Durch die Transistorelemente ist ein präzises Verschalten und eine gesicherte Gleichrichtung ermöglicht.
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Alternativ zu den gezeigten Feldeffekttransistoren können der Bypassgleichrichter 111 und/oder der Separationsgleichrichter 121 auch als ein beliebiges anderes Transistorelement ausgebildet sein.
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Es ist auch eine Kombination der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen denkbar, bei der der Bypassgleichrichter 111 oder der Separationsgleichrichter 121 entweder als Diodenelement 123 oder als Transistorelement 125 ausgebildet sind.
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4 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Treiberschaltung 100 mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Treiberschaltung in 1 dargestellt. Die Ausführungsform in 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform in 1 ausschließlich durch die Anordnung des Bypassgleichrichters 111. Im Ladezustand, in dem sowohl der Separationsgleichrichter 121 als auch der Bypassgleichrichter 111 in einem geschlossenen Zustand geschaltet sind, verläuft der Ladestrom zum Laden der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109, 125 von der Versorgungseinheit 101 über den Separationsgleichrichter 121 und über den Bypassgleichrichter 111 zum Schaltelement 109. Hierdurch kann wiederum ein Verlauf des Ladestroms der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109, 125 erreicht werden, der die Laserdiode 105 umgeht, sodass ein durch die Laserdiode 105 fließender Anregungsstrom, der zu einem ungewollten Geisterpuls führen würde, verhindert werden kann. Neben der geänderten Anordnung des Bypassgleichrichters 111 entspricht die Treiberschaltung 100 in der gezeigten Ausführungsform der Treiberschaltung in 1 und die Funktionsweisen der einzelnen Komponenten entsprechen denen in der Ausführungsform in 1.
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5 zeigt ein schematisches Schaltbild der Treiberschaltung 100 in 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Analog zu der Ausführungsform in 3 zeigt die Ausführungsform in 5 den Bypassgleichrichter 111 als auch den Separationsgleichrichter 121 als Transistorelemente 125 ausgebildet. Wie oben beschrieben, sind die Transistorelemente 125 als Feldeffekttransistoren ausgebildet, können jedoch alternativ auch als beliebige Transistorelemente ausgestaltet sein.
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6 zeigt ein weiteres schematisches Schaltbild einer Treiberschaltung 100 mit Strom-Bypass für ein Lidar-System gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die Ausführungsform in 6 basiert auf der Ausführungsform in 2. Abweichend zu der Ausführungsform in 2 umfasst die Treiberschaltung 100 eine Versorgungseinheit 101, eine erste Laserdiodeneinheit 103 und eine zweite Laserdiodeneinheit 104. Die erste Laserdiodeneinheit 103 entspricht der Laserdiodeneinheit in 2. Die zweite Laserdiodeneinheit 104 ist baugleich ausgebildet zur ersten Laserdiodeneinheit 103 und umfasst alle Bauteile der ersten Laserdiodeneinheit 103 in identischer Anordnung zueinander.
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Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform die Versorgungseinheit 101 als Aufwärtswandler ausgebildet und umfasst eine Spannungsquelle 113, ein Spulenelement 117 und ein Wandlerschaltelement 119. Über das Schalten des Wandlerschaltelements 119 in einen geschlossenen Zustand kann das Spulenelement 117 mit einer elektrischen Energie geladen werden, die beim Schalten des Wandlerschaltelements 119 in einem geöffneten Zustand in dem Spulenelement 117 speicherbar ist. Die im Spulenelement 117 gespeicherte elektrische Energie kann beim Ladevorgang an die ersten und zweiten Laserdiodeneinheiten 103, 104 abgegeben werden. Durch den Aufwärtswandler kann somit eine von der Treiberschaltung 100, insbesondere den Laserdiodeneinheiten 103, 104, zur Verfügung stehende elektrische Energie generiert werden. Über die Ausmaße des Spulenelements 117 wie auch den Zeitraum, über den das Wandlerschaltelement 119 in den geschlossenen Zustand geschaltet ist, kann die den Laserdiodeneinheiten 103, 104 zur Verfügung stehende elektrische Energie variiert werden.
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In der Ausführungsform in 6 ist das Wandlerschaltelement 119 als ein Transistorelement 125, insbesondere als ein Feldeffekttransistor ausgebildet. Alternativ kann das Transistorelement 125 des Wandlerschaltelements 119 ein beliebiger Transistor sein.
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Zum Laden der Ladekondensatoren 107 der Laserdiodeneinheiten 103, 104 stellt die Versorgungseinheit 101 nach Laden des Aufwärtswandlers durch Schalten des Wandlerschaltelements 119 in einen geöffneten Zustand die in dem Spulenelement 117 gespeicherte elektrische Energie als Versorgungsspannung bereit. Über die Separationsgleichrichter 121 wird die durch die Versorgungseinheit 101 bereitgestellte Versorgungsspannung auf die einzelnen Laserdiodeneinheiten 103, 104 aufgeteilt, sodass jede Laserdiodeneinheit 103, 104 mit einer vordefinierten Versorgungsspannung beaufschlagt wird, die ausreichend ist, den Ladekondensator 107 der jeweiligen Laserdiodeneinheit 103, 104 aufzuladen. Gemäß den oben beschriebenen Abläufen werden im Ladevorgang zusätzlich die parasitären Kapazitäten der Schaltelemente 109 der einzelnen Laserdiodeneinheiten 103, 104 geladen, sodass für jede der Laserdioden 105 der einzelnen Laserdiodeneinheiten 103, 104 ein ungewollter Geisterpuls durch einen durch die Laserdiode 105 zum Laden der parasitären Kapazitäten des Schaltelements 109 fließenden Anregungsstroms vermieden werden kann.
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Alternativ zu der Ausführungsform in 6 kann die Treiberschaltung 100 eine beliebige Anzahl von Laserdiodeneinheiten 103, 104 aufweisen, die gemäß der in 6 gezeigten Anordnung miteinander und mit der Versorgungseinheit 101 verschaltet sind. Die Treiberschaltung 100 in 6 kann somit durch beliebiges Zufügen weiterer zweiter Laserdiodeneinheiten 104 fortgesetzt werden.
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7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Aussenden eines Laserpulses mit einer Treiberschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform.
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Zum Aussenden eines Laserpulses mit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung 100 wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt 201 eine Versorgungsspannung durch die Versorgungseinheit 101 an die Laserdiodeneinheit 103 bzw. an die Mehrzahl von Laserdiodeneinheiten 103, 104 bereitgestellt.
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Hierzu wird in einem weiteren Verfahrensschritt 213 das Wandlerschaltelement 119 der Versorgungseinheit 101 in einen geschlossenen Zustand geschaltet und dadurch das Spulenelement 117 über die Spannungsquelle 113 geladen.
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In einem Verfahrensschritt 215 wird darauffolgend das Wandlerschaltelement 119 in einen geöffneten Zustand geschaltet und das Spulenelement 117 an die Laserdiodeneinheit 103 bzw. die Mehrzahl von Laserdiodeneinheiten 103, 104 entladen.
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In einem Verfahrensschritt 203 wird darauffolgend durch die von der Versorgungseinheit 101 bereitgestellte Versorgungsspannung der Ladekondensator 107 einer jeden Laserdiodeneinheit 103, 104 geladen.
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Simultan werden in einem Verfahrensschritt 205 parasitäre Kapazitäten des Schaltelements 109 einer jeden Laserdiodeneinheit 103, 104 über den Bypassgleichrichter 111 geladen.
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Darauffolgend wird in einem Verfahrensschritt 207 das Schaltelement 109 wenigstens einer Laserdiodeneinheit 103, 104 in einen geschlossenen Zustand geschaltet.
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Durch das Schalten des Schaltelements 109 in den geschlossenen Zustand wird in einem Verfahrensschritt 209 der jeweilige Ladekondensator 107 über die entsprechende Laserdiode 105 der jeweiligen Laserdiodeneinheit 103, 104 entladen.
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Durch das Entladen des Ladekondensators 107 über die jeweilige Laserdiode 105 wird in einem weiteren Verfahrensschritt 211 die Laserdiode 105 angeregt und ein entsprechender Laserpuls durch die Laserdiode 105 ausgesendet.
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Durch wiederholtes Ausführen des Verfahrens 200 kann in einer vorbestimmten Taktrate durch jede Laserdiode 105 einer jeden Laserdiodeneinheit 103, 104 der Mehrzahl von Laserdiodeneinheiten 103, 104 der Treiberschaltung 100 eine Mehrzahl von Laserpulsen ausgesendet werden. Bei jedem Ladevorgang des Ladekondensators 107 der jeweiligen Laserdiodeneinheit 103, 104 kann über den jeweiligen Bypassgleichrichter 111 ein Geisterpuls der jeweiligen Laserdiode 105 vermieden werden.
