用于二极管阵列的电路故障检测制造技术

本发明专利技术公开种用于二极管阵列的电路故障检测的装置及方法。该装置包括：二极管阵列；以及二极管阵列测试电路，其电耦合至该二极管阵列并且可操作以在施加测试输入电压的测试模式期间执行电路故障检测，该二极管阵列测试电路包括输入电阻器、输入电压节点、缓冲放大器电路及多个放大器电路开关。该装置进一步包括电流检测器，其电耦合至该缓冲放大器电路的输出并且可操作以在该测试模式期间确定该脉冲激光二极管阵列的电流测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二极管阵列的电路故障检测
本公开涉及用于光电模块的真空注射成型技术。
技术介绍
光检测及测距(lightdetectionandranging，LiDAR)系统基于直接飞行时间(directtime-of-flight，DTOF)且用于航天器导航、装配线机器人、增强和虚拟现实(augmentedandvirtualreality，AR/VR)、(基于无人机的)监视、高级驾驶员辅助系统(advanceddriverassistancesystem，ADAS)和自动驾驶汽车中。LiDAR应用中的眼睛安全需要对脉冲激光二极管电流进行高速感测。LiDAR传感器可包括光学远程感测模块，其可通过用光照射目标或场景、使用来自激光的脉冲(或替代地，调制信号)和测量光子行进至该目标或景观且在反射之后返回至LiDAR模块中的接收器所花费的时间来测量与场景中的目标或对象的距离。检测反射脉冲(或调制信号)，其中飞行时间和脉冲(或调制信号)的强度分别是被感测对象的距离和反射率的量度。传统LiDAR传感器利用机械移动部件来扫描激光束。在一些系统(其包括用于汽车应用中的特定系统，诸如高级驾驶员辅助系统(ADAS)及自动驾驶系统)中，优选使用固态传感器以获得各种潜在优势，包括但不限于更高的传感器可靠性、更长的传感器使用寿命、更小的传感器大小、更轻的传感器重量和更低的传感器成本。数十年前使用用于产生雷达相控阵列的射频(radiofrequency，RF)延迟线来固态操纵雷达信号。二十年前使用与检测器及RF天线阵列组合的基于光子集成电路(photonicintegratedcircuit，PIC)的延迟线来提高固态操纵雷达信号时的延迟的精度。具有微米级和纳米级器件的PIC可用于产生用于固态操纵激光束的光学相控阵列(opticalphasedarray，OPA)，其包括可调谐光学延迟线和光学天线。相控阵列可能复杂、昂贵和/或具有不同于波束成形和波束操纵的目的。
技术实现思路
本说明书描述与用于LiDAR应用中的脉冲激光二极管阵列中的快速及高效短开路(short-open)故障检测相关的布置。在故障检测模式期间，其使用低电压互补金属氧化物半导体(CMOS)器件(其提供更高准确度并且在功率和晶粒面积方面是高效的)来监测激光二极管电流。一般而言，本说明书中所描述的主题的一个创新方面可体现于一种用于同时感测两个激光二极管电流时的电流感测和温度感测的传感器布置中。该布置包括：二极管阵列；二极管阵列测试电路，其电耦合至该二极管阵列并且可操作以在测试模式期间在施加测试输入电压时执行电路故障检测，该二极管阵列测试电路包括：输入电阻器，其可操作以使来自该二极管阵列的测试电流横穿，该二极管阵列电耦合至该输入电阻器的底端；输入电压节点，其中该输入电阻器的顶端电耦合至该输入电压节点；缓冲放大器，其包括放大器及多个放大器电路开关，该放大器包括电耦合至该缓冲放大器电路的第一输入和该输入电压节点的反相输入以及电耦合至该测试输入电压的非反相输入，其中至少一个放大器电路开关电耦合至该放大器的输出，其中至少一个放大器电路开关电耦合至该缓冲放大器电路的输出；以及电流检测器，其电耦合至该缓冲放大器电路的该输出并且可操作以在该测试模式期间确定该二极管阵列的电流测量。一些实施方式包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，该电流检测器包括：模拟转数字转换器(ADC)，其电耦合至该缓冲放大器电路的该输出并且可操作以将来自该缓冲放大器电路的模拟输出转换成数字输出信号；以及数字信号处理(DSP)单元，其电耦合至该ADC的输出并且可操作以根据该数字输出信号检测该二极管阵列的电路故障。在一些实施方式中，该数字输出信号指示在该测试模式期间由该二极管阵列生成的测试光电流。在一些实施方式中，电路故障检测包括检测开路故障。在一些实施方式中，电路故障检测包括检测短路故障。在一些实施方式中，该二极管阵列是脉冲激光二极管阵列并且电耦合至激光驱动器，其中该激光驱动器在操作阶段期间接通并且在该测试模式期间关断。在一些实施方式中，该二极管阵列测试电路进一步包括电耦合至该输入电压节点和该缓冲放大器电路的第一输入处的该放大器的该反相输入的第一输入开关以及电耦合至该输入电压节点和该缓冲放大器电路的第二输入处的放大器电路开关的第二输入开关。在一些实施方式中，该第一输入开关和该第二输入开关被配置以在该测试模式期间切换至接通状态，以允许该测试电流流动至该缓冲放大器电路。在一些实施方式中，该第一输入开关和该第二输入开关被配置以在操作阶段期间切换至关断状态，以防止操作电流从该二极管阵列流动至该缓冲放大器电路，其中在该操作阶段期间，DC输入电压由激光驱动器以脉冲输送至该二极管阵列。在一些实施方式中，该第一输入开关和该第二输入开关是高电压器件。在一些实施方式中，该二极管阵列测试电路进一步包括电耦合至该输入电压节点和该第一输入开关的第二输入电阻器以及电耦合至该输入电压节点和该第二输入开关的第三输入电阻器。在一些实施方式中，该多个放大器电路开关包括至少一个低电压开关和至少一个高电压开关。在一些实施方式中，该电流检测器可进一步操作以通过比较该二极管阵列的该电流测量与参考二极管阵列的测量电流来确定该电流测量是否超过故障阈值，以确定该二极管阵列的该电流测量指示故障水平。一般而言，本说明书中所描述的主题的一个创新方面可体现于一种用于电路故障检测的方法中，该方法包括：在二极管阵列的测试模式期间将测试输入电压施加于定位于电耦合至该二极管阵列的二极管阵列测试电路中的缓冲放大器电路的放大器；由电耦合至缓冲放大器电路的输出的电流检测器检测来自该缓冲放大器电路的该输出的输出信号；由该电流检测器并且基于该输出信号来确定该二极管阵列的测试电流；以及由该电流检测器确定该测试电流是否指示超过故障阈值的该二极管阵列的故障水平。一些实施方式包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，该故障水平指示该二极管阵列中的特定百分比的二极管已发生故障。在一些实施方式中，该二极管阵列测试电路包括：输入电阻器，其可操作以使来自该二极管阵列的测试电流横穿，该二极管阵列电耦合至该输入电阻器的底端；输入电压节点，其中该输入电阻器的顶端电耦合至该输入电压节点；以及多个放大器电路开关，其中至少一个放大器电路开关电耦合至该放大器的输出，其中至少一个放大器电路开关电耦合至该缓冲放大器电路的输出。在一些实施方式中，该多个放大器电路开关包括至少一个低电压开关和至少一个高电压开关。在一些实施方式中，该放大器包括电耦合至该缓冲放大器电路的第一输入和该输入电压节点的反相输入以及电耦合至该测试输入电压的非反相输入。在一些实施方式中，该二极管阵列测试电路进一步包括电耦合至该输入电压节点和该缓冲放大器电路的第一输入处的该放大器的该反相输入的第一输入开关以及电耦合至该输入电压节点和该缓冲放大器电路的第二输入处的放大器电路开关的第二输入开关。在一些实施方式中，该第一输入开关和该第二输入开关被配置以在该测试模式期间切换至接通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n二极管阵列；/n二极管阵列测试电路，其电耦合至所述二极管阵列并且能够操作以在测试模式期间在施加测试输入电压时执行电路故障检测，所述二极管阵列测试电路包括：/n输入电阻器，其能够操作以使来自所述二极管阵列的测试电流横穿，所述二极管阵列电耦合至所述输入电阻器的底端；/n输入电压节点，其中所述输入电阻器的顶端电耦合至所述输入电压节点；/n缓冲放大器电路，其包括：/n放大器，其包括：/n反相输入，其电耦合至所述缓冲放大器电路的第一输入和所述输入电压节点；以及/n非反相输入，其电耦合至所述测试输入电压；以及/n多个放大器电路开关，其中至少一个放大器电路开关电耦合至所述放大器的输出，其中至少一个放大器电路开关电耦合至所述缓冲放大器电路的输出；以及/n电流检测器，其电耦合至所述缓冲放大器电路的所述输出并且能够操作以在所述测试模式期间确定所述二极管阵列的电流测量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 US 62/782,067;20190328 US 62/825,3951.一种装置，包括：
二极管阵列；
二极管阵列测试电路，其电耦合至所述二极管阵列并且能够操作以在测试模式期间在施加测试输入电压时执行电路故障检测，所述二极管阵列测试电路包括：
输入电阻器，其能够操作以使来自所述二极管阵列的测试电流横穿，所述二极管阵列电耦合至所述输入电阻器的底端；
输入电压节点，其中所述输入电阻器的顶端电耦合至所述输入电压节点；
缓冲放大器电路，其包括：
放大器，其包括：
反相输入，其电耦合至所述缓冲放大器电路的第一输入和所述输入电压节点；以及
非反相输入，其电耦合至所述测试输入电压；以及
多个放大器电路开关，其中至少一个放大器电路开关电耦合至所述放大器的输出，其中至少一个放大器电路开关电耦合至所述缓冲放大器电路的输出；以及
电流检测器，其电耦合至所述缓冲放大器电路的所述输出并且能够操作以在所述测试模式期间确定所述二极管阵列的电流测量。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电流检测器包括：
模拟转数字转换器(ADC)，其电耦合至所述缓冲放大器电路的所述输出并且能够操作以将来自所述缓冲放大器电路的模拟输出转换成数字输出信号；以及
数字信号处理(DSP)单元，其电耦合至所述ADC的输出并且能够操作以根据所述数字输出信号检测所述二极管阵列的电路故障。


3.根据权利要求2所述的装置，其中所述数字输出信号指示在所述测试模式期间由所述二极管阵列生成的测试光电流。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中电路故障检测包括检测开路故障。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中电路故障检测包括检测短路故障。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述二极管阵列是脉冲激光二极管阵列并且电耦合至激光驱动器，其中所述激光驱动器在操作阶段期间接通并且在所述测试模式期间关断。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述二极管阵列测试电路进一步包括：
第一输入开关，其电耦合至所述输入电压节点和所述缓冲放大器电路的第一输入处的所述放大器的所述反相输入；以及
第二输入开关，其电耦合至所述输入电压节点和所述缓冲放大器电路的第二输入处的放大器电路开关。


8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一输入开关和所述第二输入开关被配置以在所述测试模式期间切换至接通状态，以允许所述测试电流流动至所述缓冲放大器电路。


9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述第一输入开关和所述第二输入开关被配置以在操作阶段期间切换至关断状态，以防止操作电流从所述二极管阵列流动至所述缓冲放大器电路，其中在所述操作阶段期间，DC输入电压由激光驱动器以脉冲输送至所述二极管阵列。


10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其中所述第一输入开关和所述第二输入开关是高电压器件。


11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其中所述二极管阵列测试电路进一步包括：
第二输入电阻器，其电耦合至所述输入电压节点和所述第一输入开关；以及
第三输入电阻器，其电耦合至所述输入电压节点和所述第二输入开关。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中所述多个放大器电路开关包括至少一个低电压开关和至少一个高电压开关。


13.根据权利要求12所述的装置，其中所述电流检测器能够进一步操作以通过比较所述二极管阵列的所述电流测量与参...

【专利技术属性】
技术研发人员：R阿克巴里迪尔马加尼，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT