VCSEL驱动电路及装置制造方法及图纸

本申请提供一种VCSEL驱动电路及装置。该VCSEL驱动电路包括：驱动控制单元和与驱动控制单元连接的供电单元；驱动控制单元用于根据输入脉冲信号控制VCSEL的开通或关断，以及，根据VCSEL的光功率感测信号和VCSEL的预设工作电流设置信号输出电压控制信号；供电单元用于根据电压控制信号控制向VCSEL供电的电压大小。从而，在保证了VCSEL电流恒定的同时，降低了驱动损耗。

【技术实现步骤摘要】
VCSEL驱动电路及装置
本申请涉及电路技术，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器（VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，VCSEL）驱动电路及装置。
技术介绍
VCSEL作为照明光源，在现有技术中已经获得了广泛应用，例如在三维飞行时间（3DTimeofFlight，3DToF）成像技术中即需要用到VCSEL作为照明光源。3DToF的成像原理决定了在成像时需要对VCSEL进行开关驱动。相关技术中，VCSEL的驱动电路通常是通过控制驱动电路内部晶体管的开通或关断，来驱动控制VCSEL的开通或关断。在具体实现时，为了保持VCSEL稳定发光，驱动电路通常采用恒流驱动模式。该恒流驱动模式通过控制驱动电路内部晶体管的驱动电压来控制驱动电流保持恒定，从而使VCSEL的光功率保持恒定，进而保持VCSEL稳定发光。但是，在这种恒流驱动模式下，驱动电路内部晶体管的导通压降较高，导致驱动损耗比较大，驱动效率较低。
技术实现思路
本申请提供一种VCSEL驱动电路及装置，降低了驱动损耗，具有较高的驱动效率。第一方面，本申请提供一种VCSEL驱动电路，包括：驱动控制单元和与所述驱动控制单元连接的供电单元；所述驱动控制单元，用于根据输入脉冲信号采用开关驱动模式控制VCSEL的开通或关断，以及，根据所述VCSEL的光功率感测信号和所述VCSEL的预设工作电流设置信号输出电压控制信号；所述供电单元用于，根据所述电压控制信号控制向所述VCSEL供电的电压大小，以使所述VCSEL开通时的电流为预设工作电流。在一种可行的实现方式中，所述驱动控制单元包括驱动单元、光功率感测单元和控制单元；所述驱动单元的第一端连接所述输入脉冲信号；所述驱动单元的第二端为VCSEL驱动信号端；所述光功率感测单元的输入端与光电二极管连接或者与所述驱动单元的第二端连接；所述光功率感测单元的输出端与所述控制单元的第一输入端连接；所述控制单元的第二输入端为所述预设工作电流设置信号输入端；所述控制单元的输出端与所述供电单元连接；所述驱动单元，用于根据所述输入脉冲信号控制所述VCSEL的开通或关断；所述光功率感测单元，用于获取所述VCSEL的光功率感测信号；所述控制单元，用于根据所述光功率感测信号和所述预设工作电流设置信号确定电压控制信号。在一种可行的实现方式中，所述驱动单元包括开关驱动电路和第一开关管；所述开关驱动电路的输入端连接所述输入脉冲信号；所述开关驱动电路的输出端与所述第一开关管的第一端连接；所述第一开关管的第二端为VCSEL驱动信号端；所述第一开关管的第三端接地；所述开关驱动电路用于根据所述输入脉冲信号控制所述第一开关管处于开通状态，以控制所述VCSEL开通，或者，用于根据所述输入脉冲信号控制所述第一开关管处于关断状态，以控制所述VCSEL关断。在一种可行的实现方式中，所述光功率感测单元的输入端与光电二极管连接，所述光功率感测单元包括第一运放单元和第一时序控制单元；所述第一运放单元与所述光电二极管连接，所述第一时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第一时序控制单元的输出端与所述第一运放单元连接；所述光电二极管用于检测所述VCSEL的光强度；所述第一时序控制单元用于控制所述第一运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述光强度输出所述光功率感测信号。在一种可行的实现方式中，所述光功率感测单元包括第二运放单元和第二时序控制单元；所述第二运放单元与所述第一开关管的第二端连接；所述第二时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第二时序控制单元的输出端与所述第二运放单元连接；所述第二时序控制单元用于控制所述第二运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述第一开关管上的电压输出所述光功率感测信号。在一种可行的实现方式中，所述第一开关管的第三端通过第一电阻接地；所述光功率感测单元包括第三运放单元和第三时序控制单元；所述第三运放单元与所述第一开关管的第三端连接；所述第三时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第三时序控制单元的输出端与所述第三运放单元连接；所述第三时序控制单元用于控制所述第三运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述第一电阻上的电压输出所述光功率感测信号。在一种可行的实现方式中，所述控制单元包括：模数转换单元、误差修正单元和数模转换单元；所述模数转换单元用于将所述光功率感测信号转换为数字感测信号；所述误差修正单元用于根据所述数字感测信号、预设工作电流设置信号和预存的上一个脉冲信号对应的数字电压控制信号，确定当前脉冲信号对应的数字电压控制信号；所述数模转换单元用于将当前脉冲信号对应的数字电压控制信号转换为所述电压控制信号。在一种可行的实现方式中，所述控制单元包括：模拟减法器、模拟加法器和模拟存储器；所述模拟减法器的第一输入端与所述光功率感测单元的输出端连接，所述模拟减法器的第二输入端为所述预设工作电流设置信号输入端；所述模拟加法器的第一输入端与所述模拟减法器的输出端和所述模拟存储器的输出端分别连接，所述模拟加法器的第二输入端接地，所述模拟加法器的输出端与所述供电单元连接；所述模拟存储器的输入端与所述模拟加法器的输出端连接；所述模拟减法器用于根据所述预设工作电流设置信号和所述光功率感测信号确定误差信号；所述模拟存储器用于输出上一个脉冲信号对应的电压控制信号；所述模拟加法器用于根据所述误差信号和所述上一个脉冲信号对应的电压控制信号输出所述电压控制信号。在一种可行的实现方式中，所述供电单元包括：第一反馈放大器、第一调节管和第一电压调节电路；所述第一反馈放大器的同相端与所述驱动控制单元的输出端连接；所述第一反馈放大器的反向端与所述第一电压调节电路连接；所述第一调节管的输入端与所述第一反馈放大器的输出端连接；所述第一调节管的输出端与所述第一电压调节电路连接，所述第一调节管的输出端输出所述VCSEL的供电电压；所述第一调节管用于在所述第一反馈放大器和所述第一电压调节电路的控制下调节向所述VCSEL供电的电压大小。在一种可行的实现方式中，所述第一电压调节电路包括第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述反馈放大器的反向端连接，所述第二电阻的第二端与所述调节管的输出端连接；所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地。在一种可行的实现方式中，所述供电单元包括：第二反馈放大器、第二调节管和第二电压调节电路；所述第二反馈放大器的同相端连接参考电压信号；所述第二反馈放大器的反向端与所述第二电压调节电路连接；所述第二电压调节电路还与所述驱动控制单元的输出端连接；所述第二调节管的输入端与所述第二反馈放大器的输出端连接；所述第二调节管的输出端与所述第二电压调节电路连接；所述第二调节管的输出端输出所述VCSEL的供电电压；所述第一调节管用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔面发射激光器VCSEL驱动电路，其特征在于，包括：驱动控制单元和与所述驱动控制单元连接的供电单元；/n所述驱动控制单元，用于根据输入脉冲信号采用开关驱动模式控制VCSEL的开通或关断，以及，根据所述VCSEL的光功率感测信号和所述VCSEL的预设工作电流设置信号输出电压控制信号；/n所述供电单元，用于根据所述电压控制信号控制向所述VCSEL供电的电压大小，以使所述VCSEL开通时的电流为预设工作电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器VCSEL驱动电路，其特征在于，包括：驱动控制单元和与所述驱动控制单元连接的供电单元；
所述驱动控制单元，用于根据输入脉冲信号采用开关驱动模式控制VCSEL的开通或关断，以及，根据所述VCSEL的光功率感测信号和所述VCSEL的预设工作电流设置信号输出电压控制信号；
所述供电单元，用于根据所述电压控制信号控制向所述VCSEL供电的电压大小，以使所述VCSEL开通时的电流为预设工作电流。


2.根据权利要求1所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述驱动控制单元包括驱动单元、光功率感测单元和控制单元；
所述驱动单元的第一端连接所述输入脉冲信号，所述驱动单元的第二端为VCSEL驱动信号端；
所述光功率感测单元的输入端与光电二极管连接或者与所述驱动单元的第二端连接；所述光功率感测单元的输出端与所述控制单元的第一输入端连接；
所述控制单元的第二输入端为所述预设工作电流设置信号输入端；所述控制单元的输出端与所述供电单元连接；
所述驱动单元，用于根据所述输入脉冲信号控制所述VCSEL的开通或关断；
所述光功率感测单元，用于获取所述VCSEL的光功率感测信号；
所述控制单元，用于根据所述光功率感测信号和所述预设工作电流设置信号确定电压控制信号。


3.根据权利要求2所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括开关驱动电路和第一开关管；
所述开关驱动电路的输入端连接所述输入脉冲信号；所述开关驱动电路的输出端与所述第一开关管的第一端连接；所述第一开关管的第二端为VCSEL驱动信号端；所述第一开关管的第三端接地；
所述开关驱动电路用于根据所述输入脉冲信号控制所述第一开关管处于开通状态，以控制所述VCSEL开通，或者，用于根据所述输入脉冲信号控制所述第一开关管处于关断状态，以控制所述VCSEL关断。


4.根据权利要求2所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述光功率感测单元的输入端与光电二极管连接，所述光功率感测单元包括第一运放单元和第一时序控制单元；
所述第一运放单元与所述光电二极管连接，所述第一时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第一时序控制单元的输出端与所述第一运放单元连接；
所述光电二极管，用于检测所述VCSEL的光强度；
所述第一时序控制单元，用于控制所述第一运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述光强度输出所述光功率感测信号。


5.根据权利要求3所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述光功率感测单元包括第二运放单元和第二时序控制单元；
所述第二运放单元与所述第一开关管的第二端连接；所述第二时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第二时序控制单元的输出端与所述第二运放单元连接；
所述第二时序控制单元，用于控制所述第二运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述第一开关管上的电压输出所述光功率感测信号。


6.根据权利要求3所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述第一开关管的第三端通过第一电阻接地；所述光功率感测单元包括第三运放单元和第三时序控制单元；
所述第三运放单元与所述第一开关管的第三端连接；所述第三时序控制单元的输入端连接所述输入脉冲信号；所述第三时序控制单元的输出端与所述第三运放单元连接；
所述第三时序控制单元，用于控制所述第三运放单元在所述VCSEL导通时，根据所述第一电阻上的电压输出所述光功率感测信号。


7.根据权利要求2所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述控制单元包括：模数转换单元、误差修正单元和数模转换单元；
所述模数转换单元，用于将所述光功率感测信号转换为数字感测信号；
所述误差修正单元，用于根据所述数字感测信号、预设工作电流设置信号和预存的上一个脉冲信号对应的数字电压控制信号，确定当前脉冲信号对应的数字电压控制信号；
所述数模转换单元，用于将当前脉冲信号对应的数字电压控制信号转换为所述电压控制信号。


8.根据权利要求2所述的VCSEL驱动电路，其特征在于，所述控制单元包括：模拟减法器、模拟加法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜灿鸿，林玉波，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44